DE3110371A1 - Verbrennungsverfahren in einem wirbelbett-muellverbrennungsofen - Google Patents

Description

Beschreibung :

Die Erfindung betrifft ein Verbrennungsverfahren für teilchenförmiges oder pulvriges Material in einem Wirbelbett-Ofen oder einem Wirbelbett-Müllverbrennungsofen.

Wirbeibett-Müllverbrennungsöfen verbrennen teilchenförmige oder pulvrige Materialien, wie getrockneten Schlamm, in dem diese Materialien in einem nach oben gerichteten Verbrennungsluftstrom schweben, der über die Bodenseite des Müllverbrennungsofens eingeleitet wird. Ein zu verbrennendes Material wird kontinuierlich in den Müllverbrennungsofen eingebracht, in dem sich ein Wirbelbett bildet. Wenn fein verteilte Feststoffe in einer zu kleinen Menge zugeführt werden, ist keine anhaltende Verbrennung möglich,und wenn umgekehrt die zugeführte Materialmenge zu groß ist, wird die Temperatur in dem Müllverbrennungsofen so groß, daß sich Klinker bzw. Schlacke in dem Müllverbrennungsofen bildet. Um dieses Problem zu berücksichtigen, ist es bisher üblich, ständig die Temperatur in dem Müllverbrennungsofen zu erfassen und die zugeführte Feststoff-Materialmenge derart zu regeln, daß im Innenraum des Müllverbrennungsofens während der Verbrennung normalerweise eine Temperatur im Bereich von 700 bis 10O0°C vorhanden ist. Es ist bekannt, daß gewöhnlicher Schlamm bzw. eine Aufschlämmung zur Verbrennung mit einer stöchiometrischen Luftmenge bei einer stöchiometrischen Temperatur von etwa 16QO⁰C bis etwa 1800⁰C verbrannt werden sollte. Hieraus ergibt sich, daß zur Verbrennung von Feststoffmaterial bei einer Temperatur im Bereich von 700⁰C bis 1000⁰C eine Luftmenge erforderlich ist, die sich etwa auf das 2-fache der stöchiometrischen Luftmenge beläuft, so daß die Neigung vorhanden ist, daß sich Stickstoffoxide bilden und beim Verbrennungsvorgang

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ausgetragen werden.

In einen Wirbelbett-Verbrennungsofen zur Verbrennung von Schlamm bzw. einer Aufschlämmung oder dergl. einzuleitende Luft wird mit 5 bis 40 Gew.-?6 eines Gases vermischt, das einen hohen Feuchtigkeitsgehalt und eine geringe Sauerstoffkonzentration hat, um das Verbrennungsluft-Überschußverhältnis auf einen Wert von 1,1 bis 1,4 einzustellen und die Stickstoffoxide in dem Müllverbrennungsofen zu verbrennen. Das Gas kann entweder von einer Vorerwärmungseinrichtung zugeführt werden, die den in dem Müllverbrennungsofen zu verbrennenden Schlamm trocknet, oder das Gas kann ein Gas sein, das aus dem Müllverbrennungsofen ausgeleitet wird.

Die Erfindung zielt darauf ab, ein Verbrennungsverfahren in einem Wirbelbett-Müllverbrennungsofen zu schaffen, bei dem das Verbrennungsluft-Überschußverhältnis regelbar ist und Stickstoffoxide verbrannt werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 · eine schematisehe Ansicht zur Verdeutli

chung eines Verfahrens nach der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Ansicht zur Verdeutli

chung einer abgewandelten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung,

Fig. 3 ' ein Diagramm-, bei dem die stöchiometri-'

sehe Verbrennungstemperatur als eine Funktion des Luftverhältnisses gezeigt ist, und

Fig. 4 ein Diagramm, bei dem ein Luftverhältnis

und eine NO -Konzentration als eine Funktion des Gemischverhaltnisses gezeigt ist.

Nach Fig. 1 wird ein Heißlufttrockner oder eine Vortrockungseinrichtung 10 mit einem zu verbrennenden schlammigen Material bzw. einer Aufschlämmung beschickt, die in der Einrichtung 10 durch Heißluft getrocknet wird, die von einem direkt befeuerten Ofen 11 bzv/. einem Ofen 11 mit direkter Flamme zugeführt wird, der einen Brenner (nicht gezeigt) mit wenig Überschußluft hat, der zum Erwärmen eines rückgeführten Gases (nachstehend beschrieben) bestimmt ist und dem Frischluft über ein Luftgebläse 12 zugeführt wird. Die getrocknete Aufschlämmung wird nach unten'über eine Leitung 13 ausgetragen, die mit dem Vortrockner 10 verbunden ist. Gleichzeitig wird ein Abgas mit hoher Temperatur über die Leitung 13 nach oben ausgeleitet. Das ausgeleitete Abgas wird in einen Zyklon 14 eingegegben, in dem schwebende feine Teilchen abgesondert und von dem Gas entfernt werden. Das Abgas wird dann einem Wärmeaustauscher 16 zugeführt, der hierdurch erwärmt wird. Ein Teil des erwärmten Abgases von dem Wärmeaustauscher 16 wird zu dem Ofen 11 mit direkter Flamme zur Rückführung zurückgeleitet. Dieses rückgeführte Abgas hat eine hohe Temperatur, einen hohen Feuchtigkeitsgehalt und einen geringen Sauerstoffgehalt.

Ein weiterer Teil des Abgases wird mit Frischluft vermischt, und das Gemisch wird mittels eines Gebläses 20 in einen direkt befeuerten Ofen 21 bzv;. einen Ofen 21 mit direkter Flamme eingegeben, in dem das Luft/Gasgemisch erwärmt wird, bevor es als Verbrennungsluft einem Wirbelbett-Ölverbrennungsofen 17 zugeführt wird.

Die über die Leitung 13 ausgetragene getrocknete Aufschlämmung wird über eine Aufschlämmungs-Aufgabeeinrichtung 18

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in den Müllverbrennungsofen 17 eingegeben, in dem die Aufschlämmung unter Bildung von Asche verbrannt wird, die über einen Überlaufauslaß 19 aus dem Müllverbrennungsofen 17 ausgetragen wird.

Das Luft/Gasgemisch aus dem Gebläse 20 wird teilweise über eine Außenleitung und einen Einlaß 22 in den Müllverbrennungsofen 17 zur Desodorierung eingeleitet.

Der Müllverbrennungsofen 17 gibt ein Abgas ab, das durch den Wärmeaustauscher 16 geht, in dem Wärmeenergie zu dem Abgas übertragen wird, das dem Wärmeaustauscher 16 von dem Gebläse 15 zugeführt wird. Nachdem das Abgas den Wärmeaustauscher 16 verlassen hat, geht das Abgas von dem Müllverbrennungsofen zu einer Gasbehandlungseinrichtung 23 und wird dann mittels · eines Gebläses 24 über einen Schornstein 25 zur Umgebung abgegeben. '

Die in Fig. 2 gezeigte Auslegung unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten dadurch, daß das Abgas von einem Müllverbrennungsofen 17a vollständig zu dem direkt befeuerten Ofen 11 bzw. dem Ofen 11 mit direkter Flamme zur Gasrückführung zurückgeleitet wird, und daß das Abgas von dem Zyklon 14 teilweise zu dem direkt befeuerten Ofen 11 und teilweise zu der Gasbehandlungseinrichtung 23 geht, um über den'Schornstein 25 zur Umgebung abgegeben und zu dem Ofen 21 mit direkter Flamme bzw. dem direkt befeuerten Ofen 21 zur Einleitung in den Müllverbrennungsofen 17a zugeführt zu werden, wenn es mit Frischluft über das Gebläse 20 vermischt wird. Daher wird ein Teil des Abgases von dem Müllverbrennungsofen 17a als Verbrennungsluft wiederum zu demselben zugeführt.

In Fig. 3 ist der Zusammenhang zwischen einem Überschuß-Luft- ■ verhältnis und einer stöchiometrischen Verbrennungstemperatur in dem Müllverbrennungsofen beim Verbrennen der Aufschlämmung

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gezeigt. Beispielsweise wird die Aufschlämmung durch.den Vortrockner 10 getrocknet, bis das Material einen Wassergehalt von 15% auf einer trockenen Basis hat. Das mit der Luft zu vermischende Gas, das einen hohen Feuchtigkeitsgehalt und eine geringe Sauerstoffkonzentration hat, erhält man von einem Abgas, das anfällt, wenn die Aufschlämmung getrocknet wird. Das Gas hat einen Feuchtigkeitsgehalt von 0,75 kg H₂0/kg Luft, eine Sauerstoffkonzentration von 0% und ist auf eine Temperatur von etwa 200⁰C erwärmt. Mit oC ist ein Gemischverhältnis des Gases mit hohem Feuchtigkeitsgehalt und geringer Sauerstoffkonzentration zu der über das Gebläse 20 zugeleiteten Luft bezeichnet. Wenn kein Gas mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt und einer geringen Sauerstoffkonzentration mit der Luft vermischt wird, d.h. wenn die Verbrennungsluft keinen Überschuß-Wassergehalt und eine Sauerstoffkonzentration von 20% (OC= 0) hat, flammt die Aufschlämmung in dem Müllverbrennungsofen auf und verbrennt schnell. Hierbei ist es notwendig, ein VerbrennungsluftüberSchußverhältnis von etwa 2,0 einzuhalten, um den Innenraum des Müllverbrennungsofens auf einer Temperatur von 850⁰C zu halten.

Wenn die Luft mit 30 Gew.-% eines Gases mit hohem Feuchtigkeitsgehalt und geringer Sauerstoffkonzentration vermischt wird, ergibt sich eine Verbrennungsluft, die einen Feuchtigkeitsgehalt von 0,25 kg HpO/kg Luft und eine Sauerstoffkonzentration von 14% (Oi. = 0,3) hat. Die Aufschlämmung verbrennt mittelmäßig mit einer langen roten Flamme. Die Aufschlämmungsteilen werden gezwungen, sich thermisch zu zersetzen, bevor sie zur Erzielung einer gleichmäßigen Temperaturverteilung verbrennen. Das so zugemischt Gas mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt und einer geringen Sauerstoffkonzentration entzieht daher dem Innenraum des Müllverbrennungsofens Wärme, so daß der Innenraum des Müllverbrennungsofens bei einer Temperatur gehalten wird, die beträchtlich niedriger ist, als wenn Oc = 0 wäre. Bei dem dargestellten Beispiel ist

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es möglich, das Verbrennungsluft-Überschußverhältnis auf einen Wert von 1,25 abzusenken und den Innenraum des Müllverbrennungsofens bei einer Temperatur von 850⁰C zu halten.

Bei der Auslegung nach der Erfindung kann das Verbrennungsluft-Überschußverhältnis zweckmäßigerweise auf 1,1 bis 1,4 dadurch herabgesetzt werden, daß ein Gas mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt und einer geringen Sauerstoffkonzentration mit der zugeführten Luft vermischt wird. Ein weiterer, durch die erfindungsgemäße Auslegung erzielter Vorteil liegt darin, daß durch die Einstellung bzw. Regelung der zu verbrennenden Materialmenge unter Aufrechterhaltung einer konstenen Verbrennungstemperatur in dem Müllverbrennungsofen durch einen größeren Gemischanteil des Gases mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt und einer geringen Sauerstoffkonzentration gesteigerte Verbrennungswärmeabfuhr erzielt" wird ' . (kcal/m .h = 1,163 W/m ). Weiterhin kann ein Material mit einem hohen Wärmewert, das nur schwierig zufriedenstellend zu verbrennen ist, bei einer relativ niedrigen Temperatur mit einem kleinen Verbrennungslufi>Überschußverhältnis verbrannt werden.

In Fig. 4 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem der Müllverbrennungsofen so betrieben wird, daß sein Inhenraum bei einer Temperatur von 850⁰C gehalten wj.rd, wobei das Überschußluftverhältnis und die NO -Konzentration in einen über den

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Schornstein 25 ausgegebenen Rauch in Abhängigkeit von dem Luft/Gasverhältnis aufgetragen ist. Die in durchgezogener Linie dargestellte Kurve gibt an, daß das Verbrennungsluft-Überschußverhältnis kleiner wird, wenn der Gemischanteil des Gases mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt und einer geringen Sauerstoffkonzentration in Bezug auf die zugeführte Luftmenge größer wird. Mit der in gebrochener Linie dargestellten Kurve in Fig. 4 wird verdeutlicht, daß die NO -.Konzentration im abgegebenen Rauch in Abhängigkeit von einem kleiner werdenden Gemischanteil herabgesetzt wird.

Claims (17)

1. ■ _m PATe NTANWALTE
2. KABJSHIEI TTATRH¹A OKAWABA SEISAKXJSHO
   2147-1, Kando, Yoshida-cho, Haibara-gun
   Shizuoka-ken, Japan
3. A. GRÜNECKER
4. DPI—INa
5. H. KINKELDEY
6. W. STOCKMAIR
7. OR-INfI AAEtCALTCCH)
8. K. SCHUMANN
9. DR BEH. MAT · UPt--PHY3
10. P. H. JAKOB
11. DIPL-INCl
12. G. BEZOLD
13. OH RER NAT - CVPU-CHEM
14. 8 MÜNCHEN
15. MAXIMILIANSTRASSE
16. P 16 077
17. 17. März 1981

    Verbrennungsverfahren In einem Wirberbett-Müllverbrennungsofen

    Patentansprüche:

    Verbrennungsverfahren in einem Wirbelbett-Müllverbrennungsofen,

    dadurch gekennzeichnet,
    daß die in den Müllverbrennungsofen einzuleitende Luft mit 5-40 Gew.-^ eines Gases vermischt wird, das einen hohen Feuchtigkeitsgehalt und eine geringe Sauerstoffkonzentration hat, um das Verbrennungsluft-Überschußverhältnis einzustellen und Stickstoffoxide in dem Müllverbrennungsofen zu verbrennen.

    Verfahren nach Anspruch 1,

    dadurch gekennzeichnet,

    telefon (oao) saseea

    TeLEX OB-9OS8O

    TSLEQRAMME MONAPAT

    TELEKOPIERER

    Ol IUO/ I

    daß das Gas von einem Vortrockner zugeführt wird, der zum . Trocknen eines in dem Müllverbrennungsofen zu verbrennenden Materials bestimmt ist.

    3· Verfahren nach Anspruch 1,

    dadurch gekennzeichnet, daß das Gas ein aus dem Müllverbrennungsofen ausgeleitetes Gas ist.