WO2009112328A2 - System zur aschewiederverwertung - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for the efficient operation of incinerators for fossil fuels and / or waste incinerators.
  • the method according to the invention is characterized in that at least the following steps are implemented: a) removing the ash from a combustion boiler, b) solidifying the ash if necessary, c) crushing the ash, and d) feeding at least part of the ash into the combustion boiler from the front, wherein the hardness of the ash during the steps a) or b) is set specifically.
  • the heat generated by the combustion of the flue gases is absorbed in such systems by means of heat exchangers and continue to be used. It is proposed here that the removal of the ash from the combustion process takes place either continuously and / or discontinuously. Especially for a discontinuous removal of the ashes, the effectiveness of the heatpedchs used in such incinerators in the downstream heat exchanger rooms and / or the degree of slagging of the heat exchanger.
  • the invention dissolves from this traditional idea by proposing a parameter which is not yet in focus for the removal of the ashes (type and / or extent).
  • the hardness of the ash is taken into consideration, the strength of the ashes in particular being termed "hardness.”
  • the aim is, with the method in particular, to remove or solidify the ashes with a lower hardness than was hitherto customary
  • it is possible to reduce the wear on subsequent components or to use other components by periodically observing and monitoring the ash for at least one property inside the combustion boiler and / or outside it to influence the degree of hardness of the ash with the aid of a specific control loop.
  • the ashes prior to step d) have an average hardness bandwidth of less than 4.
  • the hardness band width is a standard specification of the strength of the ash in these specialist circles. In this technical area is regularly spoken about a hardness range of 1 to 10, wherein 10 corresponds to the hardness of a diamond.
  • the bottom ash in coal-fired power plants was previously in the range 5 to 8.
  • a hardness range in the coal namely in the range of 2 to 3, is set.
  • step b) and c) additionally fuel, in particular coal, is supplied.
  • fuel in particular coal
  • an internal cleaning of the combustion boiler is carried out to carry out step a). This means that at desired times a cleaning of the inner surfaces of the combustion boiler is at least partially carried out and the ashes produced therewith are removed from the combustion boiler. In other words, this also means that the internal cleaning initiates or enhances the removal of the ash from the combustion boiler at desired times.
  • the internal cleaning involves treating the ash with water.
  • the water that flows into the ash or ash leads to a smaller chunk size of the ash to be removed and can also cause a certain "softening" of the baked, partially sintered ash slag (reduction of the hardness band width) Be added to solvents, which allows a "softening" of the ashes while maintaining the environmental regulations.
  • At least one operating parameter of the combustion boiler is detected and compared with a characteristic of the hardness range of the ash characteristic value, wherein upon reaching a threshold, a treatment of the ash in the combustion boiler and / or a withdrawal is initiated.
  • a targeted monitoring of the operating parameters of the boiler and / or the characteristic characteristic of the ash is proposed. Threshold values resulting from experiments can then be used for a regulation in which, when the threshold value is reached, the treatment of the ashes in the interior and / or the removal is initiated.
  • a device in particular for realizing the method described here according to the invention, comprises an incinerator with at least the following elements: a cask with an outlet for ash to open (at least) a conveyor for removing and cooling the hot ash,
  • the device is additionally provided with sensors, cleaning means (for example in the manner of water cannons for the combustion boiler) and a (data-oriented) control.
  • the process offers particularly great advantages in a device in which the ash is passed over a coal conveyor and a coal pulverizer.
  • FIG. 1 shows schematically and not limiting a possible structure of a device 3 according to the invention, as it is particularly suitable for carrying out the method described here.
  • the device 3 comprises the centrally represented combustion system 1 with the combustion boiler 2.
  • the material burnt in the lower region of the combustion boiler 2 by means of the burner 20 is deposited on the insides of the combustion boiler 2 and / or on heat exchangers 16.
  • different sensors 9 are positioned in or on the combustion boiler. Via control lines 12, the measurement data of the sensors 9 are monitored by the controller 11.
  • cleaning agent shown here in the manner of a water lance blower, activated so that the ash is removed.
  • the ashes produced during normal combustion, as well as the ash removed from the interior of the combustion boiler 2 by means of the cleaning means 10, are taken out via the outlet and fed to a conveyor belt 17 of a

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Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungsanlage (1) umfassend zumindest folgende Schritte: a) Entnahme einer Asche aus einem Verbrennungskessel (2), b) Verfestigen der Asche, c) Zerkleinern der Asche, und d) Zuführen zumindest eines Teiles der Asche in den Verbrennungskessel (2), wobei die Härte der Asche während der Schritte a) oder b) gezielt eingestellt wird. Weiter wird eine besonders geeignete Vorrichtung zur Verwirklichung des Verfahrens angegeben.

Description

System zur Aschewiederverwertung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur effizienten Betriebsweise von Verbrennungsanlagen für fossile Rohstoffe und/oder Abfallverbrennungsanlagen.
Insbesondere steht dabei im Vordergrund, eine Material schonende Betriebsweise zu realisieren, so dass sich eine gegenüber dem Stand der Technik verringerte Verschleißwirkung bezüglich wenigstens einer der Komponenten der Verbrennungsanlage ergibt.
Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren gemäß den Schritten des Pa- tentanspruchs 1 sowie einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, ebenso wie in der Beschreibung.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest fol- gende Schritte realisiert sind: a) Entnahme der Asche aus einem Verbrennungskessel, b) (ggf) Verfestigen der Asche, c) Zerkleinern der Asche, und d) Zuführen zumindest eines Teils der Asche in den Verbrennungskessel von vorne, wobei die Härte der Asche während der Schritte a) oder b) gezielt eingestellt wird.
Die mit der Verbrennung erzeugte Wärme der Rauchgase wird in solchen Anlagen mittels Wärmetauscher aufgenommen und weiter verwendet. Es wird hier vorge- schlagen, dass die Entnahme der Asche aus dem Verbrennungsprozess entweder kontinuierlich und/oder diskontinuierlich erfolgt. Gerade für eine diskontinuierliche Entnahme der Asche wurde als Auslösezeitpunkt die Effektivität des Wärme- austauschs bei solchen Verbrennungsanlagen in den nachgelagerten Wärmetauscher-Räumen und/oder der Verschlackungsgrad der Wärmetauscher herangezogen.
Von dieser traditionellen Vorstellung löst sich die Erfindung, indem sie eine bislang nicht im Fokus stehende Kenngröße zur Entnahme der Asche (Art und/oder Umfang) vorschlägt. Hierbei wird auf die Härte der Asche abgestellt, wobei insbesondere mit „Härte" die Festigkeit der Aschebrocken gemeint ist. Ziel ist es, mit dem Verfahren insbesondere, die Asche mit einer geringeren Härte zu entnehmen bzw. erstarren zu lassen, als das bislang üblich war. Damit kann der Verschleiß bei den nachfolgenden Komponenten reduziert werden, bzw. es können andere Komponenten zum Einsatz gelangen. Hierzu ist es regelmäßig erforderlich, die Asche bezüglich wenigstens einer Eigenschaft im Inneren des Verbrennungskessels und/oder außerhalb zu beobachten bzw. zu überwachen und dann mit Hilfe eines konkreten Regelkreises eine Beeinflussung des Härtegrades der Asche vorzunehmen.
Insbesondere wird als vorteilhaft erachtet, dass die Asche vor Schritt d) eine mittlere Härtebandbreite von weniger als 4 hat. Die Härtebandbreite ist eine in diesen Fachkreisen übliche Angabe der Festigkeit der Asche. Im diesem technischen Bereich wird regelmäßig über eine Härtebandbreite von 1 bis 10 gesprochen, wobei 10 dem Härtegrad eines Diamanten entspricht. Die Bodenasche in Kohlekraftwerken lag bislang im Bereich 5 bis 8. Insbesondere wir hier vorgeschlagen, dass eine Härtebandbreite im Bereich der Kohle, nämlich im Bereich von 2 bis 3, eingestellt wird.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass zwischen Schritt b) und c) zusätzlich Brennstoff, insbesondere Kohle, zugeführt wird. Das heißt mit anderen Worten auch, dass zum Beispiel Asche (erstmalig) und Kohle mit dem gleichen Zerkleine- rer bearbeitet werden. Gerade für einen solchen Kohlezerkleinerer kann folglich der Verschleiß drastisch reduziert werden; beispielsweise um 15 bis 20 %. Darüber hinaus wird als vorteilhaft angesehen, dass zur Durchführung des Schrittes a) eine interne Reinigung des Verbrennungskessels vorgenommen wird. Das heißt also, dass zu gewünschten Zeitpunkten eine Abreinigung der inneren Oberflächen des Verbrennungskessels zumindest teilweise vorgenommen und die da- mit erzeugte Asche aus dem Verbrennungskessel entnommen wird. Mit anderen Worten heißt das auch, dass die interne Reinigung die Entnahme der Asche aus dem Verbrennungskessel zu gewünschten Zeitpunkten einleitet bzw. verstärkt.
Schließlich wird auch vorgeschlagen, dass die interne Reinigung eine Behandlung der Asche mit Wasser umfasst. Das in die Asche bzw. auf die Asche einwirkende Wasser führt einerseits zu einer geringeren Brockengröße der zu entnehmenden Asche und kann zudem eine gewisse „Aufweichung" der verbackten, teilweise auch gesinterten, Asche- Verschlackung bewirken (Reduzierung der Härtebandbreite). Gegebenenfalls können hier auch Lösungsmittel beigefügt werden, die eine „Aufweichung" der Asche unter Einbehaltung der Umwelt- Vorschriften erlaubt.
Darüber hinaus ist ganz besonders bevorzugt, dass wenigstens ein Betriebsparameter des Verbrennungskessels erfasst und mit einem für die Härtebandbreite der Asche charakteristischen Kennwert verglichen wird, wobei bei Erreichen eines Schwellenwertes eine Behandlung der Asche im Verbrennungskessel und/oder eine Entnahme eingeleitet wird. Hierbei wird also insbesondere eine gezielte Ü- berwachung der Betriebsparameter des Kessels und/oder des charakteristischen Kennwerts der Asche vorgeschlagen. Aus Versuchen resultierende Schwellenwer- te können dann für eine Regelung genutzt werden, bei der also bei Erreichen des Schwellenwertes die Behandlung der Asche im Inneren und/oder die Entnahme eingeleitet wird.
Insbesondere zur Verwirklichung des hier erfmdungsgemäß beschriebenen Ver- fahrens wird auch eine Vorrichtung vorgeschlagen, die eine Verbrennungsanlage mit den zumindest folgenden Elementen umfasst: einen Verwahrungskessel mit einem Auslass für Asche, um auf (wenigstens) einen Förderer zum Abtransport und Kühlen der heißen A- sche,
(wenigstens) einen Zerkleinerer für die kalte Asche, und (wenigstens) einen Einlass des Verbrennungskessels für die Asche, wobei diese Elemente so zusammenwirken, dass für die Asche (zumindest teilweise) ein Kreislauf (Rezirkulation) gebildet ist.
Als sehr vorteilhaft wird angesehen, dass die Vorrichtung zusätzlich mit Sensoren, Reinigungsmitteln (z.B. nach Art von Wasserlanzenbläsern für den Verbren- nungskessel) und eine (datenorientierte) Steuerung vorgesehen ist.
Zudem bietet das Verfahren besonders große Vorzüge bei einer Vorrichtung, bei der die Asche über einen Kohleförderer und einen Kohlezerkleinerer geführt wird.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden anhand der beigefügten Figur 1 erläutert. Diese zeigt schematisch und nicht einschränkend einen möglichen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 3, wie sie insbesondere zur Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens geeignet ist.
Die Vorrichtung 3 umfasst die zentral dargestellte Verbrennungsanlage 1 mit dem Verbrennungskessel 2. Das im unteren Bereich des Verbrennungskessels 2 mittels der Brenner 20 verbrannte Material lagert sich auf den Innenseiten des Verbrennungskessels 2 und/oder auf Wärmetauschern 16 an. Zur Überwachung dieser Anlagerung und/oder der Verschlackung dieser Bauteile sind im bzw. am Verbrennungskessel 2 verschiedene Sensoren 9 positioniert. Über Steuerleitungen 12 werden die Messdaten der Sensoren 9 von der Steuerung 11 überwacht. Zu gegebenen Auslösezeitpunkten werden Reinigungsmittel, hier dargestellt nach Art eines Wasserlanzenbläsers, aktiviert, so dass die Asche entfernt wird.
Die bei der normalen Verbrennung entstehende Asche, ebenso wie die Asche, die mittels der Reinigungsmittel 10 aus dem Inneren des Verbrennungskessels 2 entfernt wird, wird über den Auslass entnommen und auf ein Förderband 17 eines
- A - Förderers 6 aufgegeben. Mit Hilfe des Förderers 6, der ein luftdichtes Gehäuse 18 aufweist, wird die heiße Asche hin zu einer Mühle 19 bewegt. Das Abkühlen der Asche auf dem Förderband 17 erfolgt zudem beispielsweise unter Zuhilfenahme von einer Luftzufuhr 4, die einen gegenläufigen Luftstrom hin zum Einlass 5 rea- lisiert, weil der Verbrennungskessel 2 regelmäßig mit Unterdruck betrieben wird. Zur Einstellung des Härtebandgrades und/oder zur Einstellung eines gezielten Abkühlverhaltens kann zusätzlich eine Wasserzufuhr 15 vorgesehen sein, mit der Wasser auf die abkühlende Asche aufgegeben werden kann.
Nachdem die Asche die Mühle 19 passiert hat, wird diese auf einen Kohleförderer 12 aufgegeben. Dort wird sie mit Kohle, welches aus einem Kohlereservoir 21 stammt, vermengt und gemeinsam einem Kohlezerkleinerer 13 zugeführt. Dort wird eine weitere Reduzierung der Brockengröße erreicht. Das so vorbehandelte Gemenge aus Asche und Kohle wird über den einen Einlass 8 des Verbrennungs- kesseis 2 erneut zugeführt. So wird zumindest für einen Teil der Asche ein Kreislaufrealisiert.
Bezugszeichenliste
1 Verbrennungsanlage
2 Verbrennungskessel
3 Vorrichtung
4 Luftzufuhr
5 Auslass
6 Förderer
7 Zerkleinerer
8 Einlass
9 Sensor
10 Reinigungsmittel
11 Steuerung
12 Kohleförderer
13 Kohlezerkleinerer
14 Steuerleitung
15 Wasserzufuhr
16 Wärmetauscher
17 Förderband
18 Gehäuse
19 Mühle
20 Brenner
21 Kohlereservoir

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungsanlage (1) umfassend zumindest folgende Schritte: a) Entnahme einer Asche aus einem Verbrennungskessel (2), b) Verfestigen der Asche, c) Zerkleinern der Asche, und d) Zuführen zumindest eines Teiles der Asche in den Verbrennungskessel (2), wobei die Härte der Asche während der Schritte a) oder b) gezielt eingestellt wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, bei dem die Asche vor Schritt d) eine mittlere Härtbandbreite von weniger als 4 hat.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, bei dem zwischen Schritt b) und c) zusätzlich Brennstoff, insbesondere Kohle, zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Patentansprüche, bei dem zur Durch- führung des Schrittes a) eine interne Reinigung des Verbrennungskessels vorgenommen wird.
5. Verfahren nach Patentanspruch 4, wobei die Asche mit Wasser behandelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Patentansprüche, bei dem wenigstens ein Betriebsparameter des Verbrennungskessels (2) erfasst und mit einen für die Härte der Asche charakteristischen Kennwert verglichen wird, wobei bei Erreichen eines Schwellwertes eine Behandlung der Asche im Verbrennungs- kessel (2) und/oder eine Entnahme eingeleitet wird.
7. Vorrichtung (3) umfassend eine Verbrennungsanlage (1) mit zumindest folgenden Elementen: einem Verbrennungskessel (2) mit einem Auslass (5) für Asche, einem Förderer (6) zum Abtransport und Kühlen der heißen Asche, einem Zerkleinerer (7) für die kalte Asche und einem Einlass (8) des Verbren- nungskessels (2) für die Asche, wobei diese Elemente so zusammenwirken, dass für zumindest einen Teil der Asche ein Kreislauf gebildet ist.
8. Vorrichtung (3) nach Patentanspruch 7, wobei Sensoren (9), Reinigungsmittel (10) und eine Steuerung (11) vorgesehen sind.
9. Vorrichtung (3) nach Patentanspruch 7 oder 8, wobei die Asche über einen Kohleförderer (12) und einen Kohlezerkleinerer (13) geführt wird.
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