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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Fördern von heißem Material mit einer Nachverbrennung von brennbarem Material auf einem Förderer, der Verbrennungsrückstände transportiert. Die Erfindung findet insbesondere Anwendung bei Anlagen mit zumindest einem Verbrennungskessel, bspw. Anlagen zur Verbrennung fossiler Brennstoffe und/oder Abfallverbrennungsanlagen.
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Beim Abtransport der Asche, Schlacke bzw. Verbrennungsrückständen, nachfolgend auch als „Material” bezeichnet, ist es von besonderer Bedeutung, einerseits durch Abkühlung eine erzielte Erstarrung bzw. Verfestigung der heißen, teilweise noch schmelzförmigen Materialien zu erreichen, so dass insbesondere eine Förderung bzw. Weiterverarbeitung dieser Materialien nach Abzug aus dem Verbrennungskessel ermöglicht wird. Darüber hinaus ist auch wünschenswert, das heiße Material auf dem Förderer einer Nachverbrennung zur Reduzierung von unverbrannten Bestandteilen des heißen Materials zu unterziehen.
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Früher wurde davon ausgegangen, dass für eine Förderung der heißen Materialien zunächst eine Abschreckung im Wasserbad erforderlich ist (sogenannte Nassaustragung). Hierfür waren jedoch großen Mengen Wasser erforderlich, die insbesondere in trockenen Regionen nicht ohne Weiteres zur Verfügung standen. Zudem musste das verwendete Wasser aufwendig gereinigt werden. Daher ist man seit den 90er Jahren zu sogenannten trockenen Abzugssystemen übergegangen. Dabei wird das heiße Material auf Förderbänder gelegt und dort weitertransportiert, wobei eine gezielte Abkühlung des heißen Materials auf dem Förderband durchgeführt wird. Diese Förderbänder sind regelmäßig gegenüber der äußeren Umgebung gekapselt ausgeführt, weisen also ein Gehäuse auf, welches verhindert, dass noch bei der Behandlung des Materials entstehende Verbrennungsgase ohne Weiteres in die Umgebung austreten können. Zudem werden die Verbrennungskessel überwiegend mit einem leichten Unterdruck betrieben, so dass die vom Material produzierten Verbrennungsgase durch einen entsprechenden Sog hin zum Verbrennungskessel abgezogen werden.
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Bei den letztgenannten Vorrichtungen zum Fördern von heißem Material wurde festgestellt, dass die Nachverbrennung auf dem Förderer häufig nicht ausreicht, so dass am Ende der Förderstrecke das Material noch einen hohen Anteil nicht verbrannter Bestandteile aufweist. Dies führt dazu, dass die Aschequalität insbesondere hinsichtlich eines Verbrennungsgrades des heißen Materials für eine Weiterverarbeitung des heißen Materials häufig nicht ausreicht. Dies betrifft insbesondere die Weiterverarbeitung des heißen Materials in der Bauindustrie.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten technischen Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere eine Vorrichtung zum Fördern von heißem Material aus zumindest einem Verbrennungskessel anzugeben, die sich durch eine verbesserte, insbesondere bedarfsgerechte, zielorientierte und intelligente Nachverbrennung des heißen Materials auszeichnet. Weiter soll auch ein Verfahren zum Fördern von heißem Material aus zumindest einem Verbrennungskessel angegeben werden, das sich durch eine verbesserte, insbesondere bedarfsgerechte, zielorientierte und intelligente Nachverbrennung des heißen Materials auszeichnet.
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Diese Aufgaben werden gelöst mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 5. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängig formulierten Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Fördern von heißem Material aus zumindest einem Verbrennungskessel weist zumindest einen Förderer zum Fördern des heißen Materials von einem Materialaufnahmebereich des zumindest einen Förderers zu einem Materialabgaberaum des zumindest einen Förderers entlang einer Förderstrecke und mindestens ein den zumindest einen Förderer umgebendes Gehäuse auf, wobei entlang der Förderstrecke beabstandet von dem Materialabgaberaum mindestens eine Oxidationsmittelzufuhr im oder am mindestens einen Gehäuse angeordnet ist.
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Der zumindest eine Förderer ist bevorzugt nach Art eines Stahl-Platten-Förderers ausgeführt, bei dem eine Vielzahl von Stahlplatten ineinander überdeckend gelenkig in Reihe angeordnet sind und über (Ketten-)Antriebe bzw. Umlenkrollen bewegt werden. Als Werkstoff für das Förderband kommen insbesondere schlagfeste, korrosionsbeständige und temperaturfeste Stähle in Betracht.
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Der zumindest eine Förderer ist von mindestens einem Gehäuse umgeben. Dieses mindestens eine Gehäuse kann im Bereich des Materialaufnahmebereichs des zumindest einen Förderers insbesondere gasdicht an den Verbrennungskessel angeschlossen werden, wobei sich dann der Materialaufnahmebereich des zumindest einen Förderers unterhalb einer Materialausgabeöffnung des Verbrennungskessels befindet. In dem Materialaufnahmebereich wird das heiße Material auf den zumindest einen Förderer aufgegeben.
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An den Materialaufnahmebereich schließt sich in einer Förderrichtung des heißen Materials eine Nachverbrennungszone an. In dieser Nachverbrennungszone erfolgt eine Nachverbrennung des heißen Materials durch die Zugabe eines Oxidationsmittels. Bei diesem Oxidationsmittel handelt es sich insbesondere um (Umgebungs-)Luft, (Umgebungs-)Luft mit modifiziertem Sauerstoffgehalt und/oder reinen Sauerstoff und/oder Rauchgas. Hierzu ist beabstandet zum Materialabgaberaum bzw. im Bereich der Nachverbrennungszone mindestens eine Oxidationsmittelzufuhr im oder am Gehäuse angeordnet, mit der das Oxidationsmittel in die Nachverbrennungszone einleitbar und das Oxidationsmittel in der Nachverbrennungszone mit dem heißen Material in Kontakt bringbar ist. Die mindestens eine Oxidationsmittelzufuhr kann ortsfest und/oder beweglich, insbesondere schwenkbar, in und/oder am zumindest einen Gehäuse angebracht sein. Weiter kann diese Führungselemente, wie zum Beispiel Leitbleche, Strömungslenkungsmittel und/oder Ventilatoren, aufweisen. Die Nachverbrennungszone erstreckt sich regelmäßig von dem Materialaufnahmebereich unterhalb der Materialausgabeöffnung des Verbrennungskessels bis zu einem Bereich in dem das Oxidationsmittel im Wesentlichen keine Nachverbrennung des heißen Materials mehr verursacht. Je nach den Strömungsverhältnissen des Oxidationsmittels im mindestens einen Gehäuse endet die Nachverbrennungszone insbesondere in Förderrichtung unmittelbar hinter der (letzten) mindestens einen Oxidationsmittelzufuhr.
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An die Nachverbrennungszone schließt sich bevorzugt eine Kühlzone an, in der das heiße Material auf dem zumindest einen Förderer durch einen Kühlluftstrom gekühlt wird. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass in der Kühlzone der Kühleffekt überwiegt oder sogar im Wesentlichen keine signifikante Nachverbrennung mehr erfolgt. Bei diesem Kühlluftstrom handelt es sich im Wesentlichen nicht um das über die Oxidationsmittelzufuhr zugeführte Oxidationsmittel, sondern um einen, insbesondere in oder nahe einem Materialabgaberaum des zumindest eines Förderers zugeführten, zusätzlichen Kühlluftstrom, der bevorzugt unabhängig von der Zufuhr des Oxidationsmittels steuerbar ist. Das Oxidationsmittel kann darüber hinaus eine höhere Sauerstoffkonzentration aufweisen, als der die Nachverbrennungszone erreichende Kühlluftstrom. Der Kühlluftstrom tritt entweder durch einen Materialabgaberaum des mindestens einen Gehäuses und/oder durch zumindest einen separaten Kühlluftstromeinlass im mindestens einen Gehäuse im Materialabgaberaum des zumindest einen Förderers in die Vorrichtung ein.
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Bei dem Materialabgaberaum handelt es sich insbesondere um denjenigen Raum innerhalb des mindestens einen Gehäuses, der
- – in Förderrichtung (unmittelbar) hinter dem zumindest einen Förderband beginnt, also am Ende der Förderstrecke, und der von dem mindestens einen Gehäuse begrenzt wird,
und/oder
- – in Förderrichtung mit einer Öffnung im mindestens einen Gehäuse beginnt, aus dem das heiße Material entladen wird, und der von dem mindestens einen Gehäuse begrenzt wird.
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Demnach ist besonders bevorzugt, dass die dem Materialabgaberaum am nächsten angeordnete Oxidationsmittelzufuhr noch im seitlichen Bereich des Förderers bzw. des Förderbandes angeordnet ist. Somit wird insbesondere gewährleistet, dass das Oxidationsmittel auf das auf dem Förderer liegende Material zugegeben wird.
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Sowohl das Oxidationsmittel als auch der Kühlluftstrom können im Wesentlichen entlang der Förderstrecke des zumindest einen Förderers und bevorzugt entgegen der Förderrichtung des heißen Materials strömen, nämlich in Richtung des Verbrennungskessels. Um zu verhindern, dass das Oxidationsmittel und/oder der Kühlluftstrom vollständig oder teilweise in einen Verbrennungsraum des Verbrennungskessels eintritt, kann das Oxidationsmittel zumindest teilweise und/oder vollständig vor Eintritt in den Verbrennungsraum des Verbrennungskessels durch einen Oxidationsmittelauslass aus dem Gehäuse entfernt werden und/oder kann der Kühlluftstrom zumindest teilweise oder vollständig über einen Kühlluftauslass entfernt werden. Der Oxidationsmittelauslass ist dabei bevorzugt in der Nachverbrennungszone und der Kühlluftauslass in der Kühlzone angeordnet. Klarzustellen ist hierbei, dass der Kühlluftauslass und der Oxidationsmittelauslass aber auch durch einen gemeinsamen Auslass gebildet sein können. Anzumerken ist an dieser Stelle zudem, dass die Menge des in den Verbrennungsraum des Verbrennungskessels über das Oxidationsmittel und/oder den Kühlluftstrom eintretenden Sauerstoffs 1,5 M.-% (Massenprozent) des für eine stöchiometrische Verbrennung im Verbrennungsraum benötigten Sauerstoffs nicht übersteigen sollte.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich nun dadurch aus, dass eine Nachverbrennung durch eine bedarfsgerechte, zielorientierte und intelligente Aktivierung einer Oxidationsmittelzufuhr unabhängig von einem Kühlluftstrom durchgeführt werden kann.
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Zu berücksichtigen ist weiterhin, dass die mindestens eine Oxidationsmittelzufuhr und somit die Nachverbrennungszone mindestens 1 Meter, bevorzugt mindestens 2 Meter und besonders bevorzugt mindestens 3 Meter entlang der Förderstrecke von dem Materialabgaberaum des zumindest einen Förderers beabstandet ist, so dass eine Mindestlänge der Kühlzone gewährleistet ist. Weiter ist auch vorteilhaft, wenn eine erste Länge der Nachverbrennungszone entlang der Förderstrecke zu einer zweiten Länge der Kühlzone entlang der Förderstrecke ein Verhältnis von 0,1 bis 0,9, bevorzugt 0,3 bis 0,7 und besonders bevorzugt im Wesentlichen 0,5 beträgt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die mindestens eine Oxidationsmittelzufuhr mit zumindest einem Heißlufterzeuger verbunden ist.
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Mit Hilfe des Heißlufterzeugers wird die Temperatur des Oxidationsmittels erhöht. Diese Erhöhung der Temperatur des Oxidationsmittels führt zu einer besonders intensiven Nachverbrennung des heißen Materials auf dem zumindest einen Förderer in der Nachverbrennungszone. Die mindestens eine Oxidationsmittelzufuhr ist mit dem Heißlufterzeuger insbesondere über temperaturbeständige Rohrleitungen und/oder Schlauchleitungen verbunden. Diese Rohrleitungen und/oder Schlauchleitungen können zumindest eine Oxidationsmittelpumpe aufweisen. Grundsätzlich wird das Oxidationsmittel aus einem oder mehreren Abgase führenden Bereichen des Verbrennungskessels und/oder der Umgebung und/oder einem Sekundärluftstrom, der zur Verbrennung von Brennstoffen in dem Verbrennungskessel vorgesehen ist, durch den Heißlufterzeuger und die Oxidationsmittelzufuhr in das Gehäuse gefördert. Die Temperatur des Oxidationsmittels wird durch den Heißlufterzeuger bevorzugt auf mindestens 100°C, insbesondere auf mindestens 200°C und ganz besonders bevorzugt auf mindestens 300°C erhöht. Darüber hinaus ist bevorzugt, die Temperatur des Oxidationsmittels so zu erhöhen, dass die Temperatur des Oxidationsmittels höher ist als die Temperatur des Kühlluftstroms bei Eintritt in die Nachverbrennungszone.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung mindestens einen Sensor zur Bestimmung eines Kennwerts für einen Verbrennungsgrad des heißen Materials aufweist.
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Bei diesem Kennwert für den Verbrennungsgrad des heißen Materials kann es sich insbesondere wenigstens um einen aus der folgenden Gruppe handeln: die Dichte des heißen Materials, die Farbe des heißen Materials, die Temperatur des heißen Materials, die Korngröße des heißen Materials, die Konsistenz des heißen Materials, die Farbtemperatur des heißen Materials, die Strahlungsleistung des heißen Materials und die Ultraviolettstrahlung (UV-Strahlung) des heißen Materials. Der jeweilig geeignete Kennwert für einen Verbrennungsgrad des heißen Materials hängt maßgeblich von dem verwendeten Brennstoff in dem Verbrennungskessel ab und ist durch einen Fachmann durch Routineuntersuchungen einfach zu bestimmen. Weiterhin ist je nach Kennwert ein aus dem Stand der Technik bekannter und geeigneter Sensor zur Bestimmung des jeweiligen Kennwerts zu wählen. Klarzustellen ist ferner, dass es sich bei dem Verbrennungsgrad um den bereits verbrannten (prozentualen) Massenanteil oder den bereits verbrannten (prozentualen) Volumenanteil des heißen Materials handelt. Mit anderen Worten ist mit Verbrennungsgrad die Masse des heißen Materials abzüglich der Masse unverbrannter Bestandteile des heißen Materials in Prozent oder das Volumen des heißen Materials abzüglich des Volumens unverbrannter Bestandteile des heißen Materials in Prozent gemeint.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung eine Steuerung aufweist, die datenleitend mit dem mindestens einen Sensor und der mindestens einen Oxidationsmittelzufuhr verbunden ist und die dazu eingerichtet ist, die mindestens eine Oxidationsmittelzufuhr in Abhängigkeit des durch den mindestens Sensor bestimmten Kennwerts für den Verbrennungsgrad des heißen Materials bedarfsgerecht zu steuern.
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Mit dieser bedarfsgerechten Steuerung der mindestens einen Oxidationsmittelzufuhr ist insbesondere gemeint, dass die Oxidationsmittelzufuhr derart gesteuert wird, dass (nur und/oder genau) so viel Oxidationsmittel in die Nachverbrennungszone der Vorrichtung eingeleitet wird, dass ein gewünschter Verbrennungsgrad des heißen Materials erzielt wird. Ein gewünschter Verbrennungsgrad ist insbesondere ein Verbrennungsgrad, der für eine bestimmte Nachverarbeitung des heißen Materials erforderlich ist. Insbesondere sollte ein Verbrennungsgrad von mindestens 90%, bevorzugt von mindestens 95% oder sogar ganz besonders bevorzugt von mindestens 99% erreicht werden. Die Steuerung betätigt hierzu insbesondere Ventile und/oder Oxidationsmittelpumpen der mindestens einen Oxidationsmittelzufuhr.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auch ein Verfahren zum Fördern von heißem Material aus zumindest einem Verbrennungskessel vorgeschlagen, dass zumindest die folgenden Schritte aufweist:
- a) Bereitstellen von heißem Material aus dem zumindest einen Verbrennungskessel in einem Materialaufnahmebereich zumindest eines Förderers,
- b) Fördern des heißen Materials von dem Materialaufnahmebereich des zumindest einen Förderers zu einem Materialabgaberaum des zumindest einen Förderers entlang einer Förderstrecke,
- c) Nachverbrennen des heißen Materials auf dem zumindest einen Förderer durch bedarfsgerechte Zufuhr von Oxidationsmittel in zumindest ein Gehäuse des zumindest einen Förderers, wobei die Zufuhr des Oxidationsmittels in einen von dem Materialabgaberaum des zumindest einen Förderers beabstandeten Bereich des zumindest einen Gehäuses erfolgt, und
- d) Kühlen des heißen Materials durch einen zusätzlichen Kühlluftstrom zumindest im Materialabgaberaum des zumindest einen Förderers.
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Gemäß Schritt a) wird das heiße Material auf dem Förderer insbesondere durch eine Materialausgabeöffnung des Verbrennungskessels in dem Materialaufnahmebereich, der unterhalb der Materialausgabeöffnung angeordnet ist, auf den zumindest einen Förderer aufgegeben. Anschließend wird in Schritt b) das heiße Material von dem Materialaufnahmebereich des zumindest einen Förderers zu dem Materialabgaberaum des zumindest einen Förderers entlang der Förderstrecke gefördert und im Materialabgaberaum aus dem Gehäuse entladen. Die Zufuhr des Oxidationsmittels gemäß Schritt c) erfolgt in einen von dem Materialabgabereich des zumindest einen Förderers beabstandeten Bereich, insbesondere einer Nachverbrennungszone, so dass in diesem Bereich eine Nachverbrennung des heißen Materials auf dem zumindest einen Förderer unterstützt wird. Zudem erfolgt gemäß Schritt d) eine Kühlung des heißen Materials durch einen zusätzlichen Kühlluftstrom zumindest im Materialabgaberaum des zumindest einen Förderers, wobei die Kühlung des heißen Materials zusätzlich auch in einer Kühlzone, die sich von der Nachverbrennungszone entlang der Förderstrecke bis zum Materialabgabereich des zumindest einen Förderers erstrecken kann. Klarzustellen ist, dass die einzelnen Schritte zeitlich parallel und/oder während der Förderung des heißen Materials auf dem zumindest einen Förderer zumindest teilweise nachgelagert ausgeführt werden. Im Weiteren sind sämtliche Erläuterungen und Definitionen der Merkmale der Vorrichtung auf die entsprechenden Merkmale des Verfahrens übertragbar und umgekehrt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn in Schritt c) die Zufuhr des Oxidationsmittels in Abhängigkeit eines Kennwerts für einen Verbrennungsgrad des heißen Materials bedarfsgerecht gesteuert wird.
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Bei diesem Kennwert für den Verbrennungsgrad des heißen Materials kann es sich insbesondere wenigstens um einen aus der folgenden Gruppe handeln: die Dichte des heißen Materials, die Farbe des heißen Materials, die Temperatur des heißen Materials, die Korngröße des heißen Materials, die Konsistenz des heißen Materials, die Farbtemperatur des heißen Materials, die Strahlungsleistung des heißen Materials und die Ultraviolettstrahlung (UV-Strahlung) des heißen Materials. Der jeweilig geeignete Kennwert für einen Verbrennungsgrad des heißen Materials hängt maßgeblich von dem verwendeten Brennstoff in dem Verbrennungskessel ab und ist durch einen Fachmann durch Routineuntersuchungen einfach zu bestimmen bzw. zu berechnen. Weiterhin ist je nach Kennwert ein aus dem Stand der Technik bekannter und geeigneter Sensor zur Bestimmung des jeweiligen Kennwerts zu wählen. Die Steuerung der Zufuhr des Oxidationsmittels erfolgt in der Weise, dass die zugeführte Menge des Oxidationsmittels bei zu geringen Verbrennungsgraden gesteigert wird, um eine Intensität der Nachverbrennung zu steigen, bis das der Verbrennungsgrad des heißen Materials einen gewünschten Verbrennungsgrad zumindest erreicht.
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Weiterhin ist vorteilhaft, wenn der Kennwert des Verbrennungsgrads des heißen Materials mit mindestens einem Sensor bestimmt wird. Hiermit ist insbesondere eine kontinuierliche Bestimmung des Kennwerts für den Verbrennungsgrad des heißen Materials durch einen für den jeweiligen Kennwert geeigneten Sensor, insbesondere in Echtzeit, gemeint, so dass eine kontinuierliche, an den tatsächlichen Verbrennungsgrad des heißen Materials angepasste Steuerung der Zufuhr des Oxidationsmittels erfolgen kann.
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Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn die Steuerung der Zufuhr des Oxidationsmittels zumindest die Beeinflussung eine der nachfolgenden Eigenschaften des Oxidationsmittels umfasst:
- – Temperatur des Oxidationsmittels,
- – Strömungsgeschwindigkeit des Oxidationsmittels,
- – Strömungsrichtung des Oxidationsmittels,
- – Massenstrom des Oxidationsmittels,
- – Sauerstoffkonzentration des Oxidationsmittels,
- – Zuführort des Oxidationsmittels in das Gehäuse.
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Diese Eigenschaften des Oxidationsmittels sind besonders für die Beeinflussung der Intensität der Nachverbrennung auf dem zumindest einen Förderer geeignet. Insbesondere ist bevorzugt, dass mindestens zwei oder sogar mindestens drei der vorgenannten Eigenschaften durch die Steuerung beeinflusst werden.
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Bei der Temperatur des Oxidationsmittels handelt es sich insbesondere um diejenige Temperatur, die das Oxidationsmittels bei Austritt aus der mindestens einen Oxidationsmittelzufuhr bzw. bei Eintritt in das mindestens eine Gehäuse aufweist. Die Temperatur des Oxidationsmittels beträgt bevorzugt mindestens 100°C, insbesondere mindestens 200°C und ganz besonders bevorzugt mindestens 300°C. Die Temperatur kann insbesondere an die Umgebungsbedingungen im Gehäuse und/oder an die Eigenschaften des Materials angepasst kontrolliert zugegeben werden.
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Die Strömungsgeschwindigkeit des Oxidationsmittels beträgt bei Austritt aus der mindestens einen Oxidationsmittelzufuhr bzw. bei Eintritt in das mindestens eine Gehäuse bevorzugt mindestens 1 m/s (Meter pro Sekunde), insbesondere bevorzugt mindestens 5 m/s und ganz besonders bevorzugt mindestens 10 m/s. Die Strömungsgeschwindigkeit kann insbesondere an die Umgebungsbedingungen im Gehäuse und/oder an die Eigenschaften des Materials angepasst kontrolliert werden.
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Bei der Strömungsrichtung des Oxidationsmittels handel es sich insbesondere um die Strömungsrichtung des Oxidationsmittels entlang der Förderstrecke im mindestens einen Gehäuse, das heißt entweder in Förderrichtung und/oder (teilweise) entgegen der Förderrichtung des heißen Materials, und/oder bei Austritt aus der mindestens einen Oxidationsmittelzufuhr bzw. bei Eintritt in das mindestens eine Gehäuse. Auch die Strömungsrichtung kann insbesondere an die Umgebungsbedingungen im Gehäuse und/oder an die Eigenschaften des Materials eingestellt werden.
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Bei dem Massenstrom des Oxidationsmittels handelt es sich um denjenigen Massenstrom des Oxidationsmittels (in Kilogramm Oxidationsmittel pro Minute (kg/min.)), der durch die mindestens eine Oxidationsmittelzufuhr in das mindestens eine Gehäuse einströmt. Der Massenstrom des Oxidationsmittels beträgt bevorzugt mindestens 50 kg/min., insbesondere mindestens 100 kg/min. und ganz besonders bevorzugt mindestens 150 kg/min. Der Massenstrom kann insbesondere an die Umgebungsbedingungen im Gehäuse und/oder an die Eigenschaften des Materials angepasst kontrolliert zugegeben werden.
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Bei der Sauerstoffkonzentration des Oxidationsmittels handelt es sich insbesondere um diejenige Sauerstoffkonzentration, die das Oxidationsmittels bei Austritt aus der mindestens einen Oxidationsmittelzufuhr bzw. bei Eintritt in das mindestens eine Gehäuse in Massenprozent aufweist. Vielfach wird die Stauerstoffkonzentration in etwa der bei Luft entsprechen, dies ist aber nicht zwingend so beizubehalten sondern es kann eine an die Umgebungsbedingungen im Gehäuse und/oder an die Eigenschaften des Materials angepasste (erhöhte bzw. erniedrigte) Sauerstoffkonzentration kontrolliert zugegeben werden.
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Bei dem Zuführort des Oxidationsmittels in das Gehäuse handelt es sich um denjenigen Ort innerhalb der Nachverbrennungszone, in dem das Oxidationsmittel aus der mindestens einen Oxidationsmittelzufuhr in das Gehäuse eintritt. Folglich können mehrere Zuführorte vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, dass ein variabler (z. B. relativ zum Gehäuse bewegbarer) Zuführort vorhanden ist. Die Abgabe des Oxidationsmittels kann so auch hinsichtlich der Position relativ zum Gehäuse und in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen im Gehäuse und/oder Eigenschaften des Materials angepasst erfolgen.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Zugabe des Oxidationsmittels und die Kühlung durch den Kühlluftstrom aufeinander abgestimmt werden. Hierdurch kann insbesondere erreicht werden, dass die Menge des in den Verbrennungsraum des Verbrennungskessels über das Oxidationsmittel und/oder den Kühlluftstrom eintretenden Sauerstoffs 1,5 M.-% (Massenprozent) des für eine stöchiometrische Verbrennung im Verbrennungsraum benötigten Sauerstoffs nicht übersteigt.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figur näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figur eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigt, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigt schematisch:
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1: ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Fördern von heißem Material aus zumindest einem Verbrennungskessel.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Fördern von heißem Material 2 aus zumindest einem Verbrennungskessel 3. Die Vorrichtung 1 weist einen Förderer 4 zum Fördern des heißen Materials 2 von einem Materialaufnahmebereich 5 zu einem Materialabgaberaum 6 entlang einer Förderstrecke 7 auf. Der Förderer 4 ist durch ein Gehäuse 13 umgeben. Dieses Gehäuse 13 ist im Wesentlichen gasdicht über eine Materialausgabeöffnung 14 mit dem Verbrennungskessel 3 verbunden. Durch die Materialausgabeöffnung 14 wird das heiße Material 2 aus einem Verbrennungsraum 15 des Verbrennungskessels 3 auf den Förderer 4 im Materialaufnahmebereich 5 aufgegeben.
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Der Förderer 4 wird durch einen Antrieb 22 angetrieben, so dass das heiße Material 2 aus dem Materialaufnahmebereich 5 entlang der Förderstrecke 7 zu dem Materialabgabereich 6 gefördert und aus dem Gehäuse 13 abgegeben wird.
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Im Materialabgaberaum 6 ist eine Kühlluftstromzufuhr 29 nach Art eines Ventils, Pumpe, oder Ventilators angeordnet, die einen Kühlluftstrom 25 durch einen Kühlluftstromeinlass 28 im Gehäuse 13 im Materialabgaberaum 6 in das Gehäuse 13 einleitet. Der Kühlluftstrom 25 strömt entlang der Förderstrecke 7 entgegen der Förderrichtung des heißen Materials 2 durch das Gehäuse 13 und kühlt das heiße Material 2 in einer Kühlzone 27. Die Temperatur des Kühlluftstroms 25 ist am Ende der Kühlzone 27 so hoch, dass am Ende der Kühlzone 27 im Wesentlichen keine Kühlung des heißen Materials 2 mehr erfolgt. Der erhitzte Kühlluftstrom 25 wird durch einen Kühlluftauslass 30 und/oder einen Oxidationsmittelauslass 12 und/oder durch die Materialausgabeöffnung 14 aus dem Gehäuse 13 ausgeleitet. Der Kühlluftauslass 30 befindet sich in diesem Ausführungsbeispiel am Ende der Kühlzone 27.
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An die Kühlluftzone 27 schließt sich entgegen der Förderrichtung des heißen Materials 2 entlang der Förderstrecke 7 eine Nachverbrennungszone 26 an. In dieser Nachverbrennungszone 26 wird über eine Oxidationsmittelzufuhr 23 ein Oxidationsmittel 24 in die Nachverbrennungszone 26 eingebracht. Durch das Oxidationsmittel 24 wird die Nachverbrennung des heißen Materials 2 auf dem Förderer 4 in der Nachverbrennungszone 26 gefördert. Um das Oxidationsmittel 24 in der Nachverbrennungszone 26 bedarfsgerecht bereitstellen zu können, ist innerhalb der Vorrichtung 1 (beispielhaft) ein Sensor 10 zur Bestimmung eines Kennwerts für einen Verbrennungsgrad des heißen Materials 2 angeordnet. Dieser Sensor 10 ist mit einer Steuerung 11 datenleitend verbunden, die wiederum mit einem Oxidationsmittelförderer 8 nach Art einer Oxidationsmittelpumpe datenleitend verbunden ist. Die Steuerung 11 aktiviert die Oxidationsmittelpumpe 8, wenn der Sensor 10 Kennwerte für einen Verbrennungsgrad des heißen Materials 2 bestimmt, die unterhalb eines Bereichs für einen gewünschten Verbrennungsgrad des heißen Materials 2 liegen. Hierzu ist die Oxidationsmittelpumpe 8 über Leitungen 16 mit einem Heißlufterzeuger 9 verbunden. Dieser Heißgaserzeuger 9 dient zur Erhöhung der Temperatur des Oxidationsmittels 24. Das Oxidationsmittel 24 wird dem Heißgaserzeuger 9 in diesem Ausführungsbeispiel aus dem Verbrennungsraum 15 und/oder Abgas führenden Bereichen 17 und/oder der Umgebung zugeführt. Hierzu sind in den Leitungen 16 ein erstes Ventil 18, ein zweites Ventil 19, ein drittes Ventil 20, ein viertes Ventil 21 und ein fünftes Ventil 31 angeordnet, um das Oxidationsmittel 24 bedarfsgerecht bereitzustellen.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Temperatur des Oxidationsmittels 24 durch den Heißlufterzeuger 9, die Strömungsrichtung des Oxidationsmittels 24 durch eine entlang der Förderstrecke 7 und quer zur Förderstrecke 7 bewegbar und/oder schwenkbar ausgestalteten Oxidationsmittelzufuhr 23, der Massenstrom des Oxidationsmittels 24 durch die Kühlluftstromzufuhr 29, die Sauerstoffkonzentration des Oxidationsmittels 24 über den Entnahmeort des Oxidationsmittels 23 (Verbrennungsraum 15 und/oder Abgas führenden Bereichen 17 und/oder der Umgebung) und der Zuführort des Oxidationsmittels 24 durch eine bewegbare Ausgestaltung der Oxidationsmittelzufuhr 23 in der Nachverbrennungszone 26 beeinflussbar.
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Die vorliegende Erfindung zeichnet sich insbesondere durch eine verbesserte, insbesondere bedarfsgerechte, zielorientierte und intelligente Nachverbrennung des heißen Materials aus.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- heißes Material
- 3
- Verbrennungskessel
- 4
- Förderer
- 5
- Materialaufnahmebereich
- 6
- Materialabgaberaum
- 7
- Förderstrecke
- 8
- Oxidationsmittelförderer
- 9
- Heißlufterzeuger
- 10
- Sensor
- 11
- Steuerung
- 12
- Oxidationsmittelauslass
- 13
- Gehäuse
- 14
- Materialausgabeöffnung
- 15
- Verbrennungsraum
- 16
- Leitung
- 17
- Abgas führender Bereich
- 18
- erstes Ventil
- 19
- zweites Ventil
- 20
- drittes Ventil
- 21
- viertes Ventil
- 22
- Antrieb
- 23
- Oxidationsmittelzufuhr
- 24
- Oxidationsmittel
- 25
- Kühlluftstrom
- 26
- Nachverbrennungszone
- 27
- Kühlzone
- 28
- Kühlluftstromeinlass
- 29
- Kühlluftstromzufuhr
- 30
- Kühlluftauslass
- 31
- fünftes Ventil
