DE19737938A1 - Method for burning fuel, particularly rubbish - Google Patents

Abstract

After a burn-out grate (V) at one end of the main grate an air-permeably cover air (ML) feed device (6) is provided, over which the residual material can flow. On the residual material shaft (7) connected beyond the grate at least one cover air inlet aperture is provided. Downstream of the primary combustion zone in the side walls and ceiling of the combustion chamber cover air apertures are provided. Independent claims are also included for a device for burning of the rubbish.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.The invention relates to a method of the type mentioned in the preamble of claim 1.

Bei Abfallverbrennungen wurde in den letzten Jahren das Hauptaugenmerk vorrangig auf die nur durch den Verbrennungsprozeß selbst zu beeinflussenden Parameter wie z. B. Asche-/Schlackeausbrand, 850°C/2 sek-Regel oder auch CO-Emission gerichtet. Daneben spielte wesentlich auch die Verringerung des Dioxin-Ausstoßes zur Entlastung der nachgeschalteten Dioxin-Abscheidestufe eine Rolle. Wegen der in Deutschland bestehenden Anforderungen an die NO_x-Emission ist hier immer eine DeNO_x-Einrichtung erforderlich, deren apparativer Aufwand eher vom Reingas- als vom Rohgasgehalt an NO_x bestimmt wird. Daher tritt die NO_x-Emission der Feuerung selbst in der Regel in den Hintergrund, zumal eine feuerungsseitige NO_x-Minderung tendentiell der Verbesserung der anderen o. g. Parametern entgegenläuft.In recent years, the main focus of waste incineration has been on parameters that can only be influenced by the combustion process itself, e.g. B. ash / slag burnout, 850 ° C / 2 sec rule or CO emissions directed. In addition, the reduction in dioxin emissions to relieve the downstream dioxin separation stage also played a major role. Because of the existing in Germany requirements for _NOx emission here a _DeNOx -Einrichtung is always required, the amount of equipment is driven more by pure gas than the crude gas of NO _x. Therefore, the NO _x emission of the furnace itself usually takes a back seat, especially since a NO _x reduction on the furnace side tends to run counter to the improvement of the other parameters mentioned above.

Bei neueren, vornehmlich ausländischen Projekten dagegen gibt es z. T. Bestrebungen, die gesetzlich zulässigen höheren NO_x-Grenzwerte (z. B. 350 mg/Nm³ Tagesmittelwert in GB) ohne zusätzliche DeNO_x- Einrichtung einzuhalten.With newer, mainly foreign projects, however, there are e.g. T. Efforts to comply with the legally permissible higher NO _x limit values (e.g. 350 mg / Nm ³ daily mean in the UK) without additional DeNO _x equipment.

Üblicherweise wird beim Stand der Technik gemäß Fig. 1 die Gesamtverbrennungsluft bei einer Rostfeuerung aufgeteilt in eine primäre Verbrennungsluft PL, die durch die Rosttrichter der Trocknungszone, die z. B. durch die erste Rostzone I gebildet werden kann, und im wesentlichen durch die Zonen II, III, und IV, die die eigentliche Verbrennungszone bilden, sowie als geringfügige Restmenge als Ausglühluft 4 dem letzten Rostabschnitt, z. B. Rostzone V bei einem Fünfzonenrost, zugeführt wird, und in Sekundärluft SL, die mit einem höheren Mischungsimpuls am oberen Ende der eigentlichen Brennkammer 1 eingedüst wird. Bekannt ist, daß ein Teil der Nachverbrennungsluft als sogenannte Platten- oder Seitenluft NL im Bereich der Hauptverbrennungszone durch die Feuerraumseitenwände eintritt.Usually 1, the total combustion air is in the prior art shown in FIG. At a grate furnace is divided into a primary combustion air PL, the funnel through the grate of the drying zone, the z. B. can be formed by the first grate zone I, and essentially by zones II, III, and IV, which form the actual combustion zone, and as a slight residual amount as Ausglühluft 4 the last grate section, z. B. grate zone V in a five-zone grate is supplied, and in secondary air SL, which is injected with a higher mixing pulse at the upper end of the actual combustion chamber 1 . It is known that part of the post-combustion air enters through the combustion chamber side walls as so-called plate or side air NL in the area of the main combustion zone.

Die Rostzone V, vor der bei ordnungsgemäßem Betrieb die Verbrennung abgeschlossen ist, erhält nur eine geringen Restanteil der Primärluft als sogenannte Ausglühluft 4, die aber verbrennungstechnisch keine Rolle mehr spielt, sondern die Vorabkühlung der ausgebrannten Rostschlacke sichern soll.The rust zone V, before which the combustion is completed during normal operation, receives only a small residual portion of the primary air as so-called burnout air 4 , which, however, no longer plays a technical role in combustion, but is intended to ensure the pre-cooling of the burned-out rust slag.

Die Primärluf(PL-)-Verteilung auf die Rostzonen ist für das Beispiel eines fünfzonigen Verbrennungsrostes etwa wie in Fig. 1 skizziert.For the example of a five-zone combustion grate, the primary air (PL -) distribution over the grate zones is roughly as sketched in FIG. 1.

Aufgrund der üblichen-automatischen Regelung der Feuerungsleistung durch den PL-Mengenstrom kann bei konstanter Gesamtluft das PL/SL-Verhältnis stark schwanken. Im Gleichgewicht von thermischer Ist- und Soll-Leistung kann sich der PL-Anteil bei rund 40% bis 50% der Gesamtverbrennungsluft einpendeln. Dieser Wert stellt dann den PL-Strom dar, den die Verbrennung (bei nahezu vollständigem und zügigem Ausbrand) selbst verlangt. Die restliche Verbrennungsluft wird als Sekundärluft mit hohem Mischungsimpuls in die flüchtigen, oberhalb der Abfallschicht 2 zündenden Pyrolysegase geblasen, wobei hinsichtlich NO_x ungünstige Bedingungen entstehen:
In einer lokal sehr begrenzten Zone entstehen durch die intensiven Reaktionen höhere Konzentrationen an Radikalen (z. B. HC), die die Oxidation von Brennstoff-Stickstoff befördern, und auf der anderen Seite ein Mangel an unverbrannten Komponenten (z. B. CO), die eine Reduktion von bereits entstandenem NO_x bewirken könnten.Due to the usual automatic control of the firing capacity through the PL volume flow, the PL / SL ratio can fluctuate significantly with constant total air. In the equilibrium of the actual and target thermal output, the PL portion can level off at around 40% to 50% of the total combustion air. This value then represents the PL current that the combustion itself requires (with almost complete and rapid burnout). The remaining combustion air is blown into the volatile pyrolysis gases igniting above the waste layer 2 as secondary air with a high mixing impulse, with unfavorable conditions regarding NO _x :
In a locally very limited zone, the intensive reactions result in higher concentrations of radicals (e.g. HC), which promote the oxidation of fuel nitrogen, and on the other hand a lack of unburned components (e.g. CO), which could bring about a reduction in the NO _x already formed.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Verfahren anzugeben, mit dem durch primäre feuerungstechnische Maßnahmen die NO_x-Bildung weiter verringert wird.It is the object of the invention to provide a generic method with which the NO _x formation is further reduced by primary firing measures.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß stromab der primären Verbrennungszone bezogen auf die Brennstofffließrichtung weitere Luft derart impulsarm zugeführt wird, daß sich eine die primäre Verbrennungszone in ihrer gesamten Breite überdeckende Mantelluftschicht ausbreitet.This object is achieved in that downstream of the primary combustion zone the fuel flow direction is supplied with more air so impulsively that there is a spreads the primary combustion zone in its entire width covering air layer.

Damit kann die Verbrennung lokal und zeitlich so verzögert werden, daß durch einen Mangel an oxidationsfördernden Radikalen bei gleichzeitig lokal verringertem Sauerstoffpartialdruck weniger NO_x entsteht und andererseits genügend CO und andere NO_x-reduzierende Verbrennungszwischenprodukte zur Verfügung stehen.The combustion can thus be delayed locally and in time in such a way that a lack of oxidation-promoting radicals with locally reduced oxygen partial pressure results in less NO _x and, on the other hand, sufficient CO and other NO _x -reducing combustion intermediates are available.

Das erfindungsgemäße Verfahren erreicht auf diesem Wege eine weitergehende Stufung der Verbrennungsluft durch die Einführung der genannten Mantelluft, die neben die bekannten, in Fig. 1 dargestellten Luftströme - Primärluft-Sekundärluft-Seitenluft-Ausglühluft tritt.In this way, the method according to the invention achieves a further gradation of the combustion air by introducing the above-mentioned jacket air, which occurs in addition to the known air streams - primary air-secondary air-side air-annealing air shown in FIG .

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Reduzierung der NO_x-Tagesmittelwerte um 100 bis 150 mg/Nm³ erreicht werden, z. B. eine Reduzierung von etwa 400 mg/Nm³ auf etwa 250 bis 300 mg/Nm³ (Werte bezogen auf 11% O₂).With the method according to the invention, a reduction of the average daily NO _x values by 100 to 150 mg / Nm ³ can be achieved, for. B. a reduction from about 400 mg / Nm ³ to about 250 to 300 mg / Nm ³ (values based on 11% O ₂ ).

Die Mantelluft wird impulsarm, ohne intensive Einmischung in Form einer die engere primäre Verbrennungszone einhüllenden Luftumgebung in den Teil des Feuerraumes eingebracht, der sich in Richtung des Brennstoffflusses gesehen an die eigentliche Verbrennungszone anschließt. Diese Mantelluft wird von der primären Verbrennung nach und nach aufgenommen durch sowohl Diffusion wie auch turbulente Einmischung in der Grenzzone zwischen der Primärreaktionszone und dem sie einhüllenden Stufenluftmantel.The jacket air becomes impulsive, without intensive interference in the form of a closer primary Combustion zone enveloping air environment introduced into the part of the firebox that seen in the direction of the fuel flow adjoins the actual combustion zone. This jacket air is gradually absorbed by the primary combustion both diffusion and turbulent interference in the boundary zone between the Primary reaction zone and the stage air jacket enveloping it.

Maßgeblich für die Funktion des Verfahrens ist, wie oben beschrieben, eine großflächige, über die Feuerraumbreite ausgedehnte, impulsarme Einführung der Stufenluft, so daß sich der gewünschte Mantelluftteppich bilden und über das primären Verbrennungsgebiet ausbreiten kann.Decisive for the function of the method, as described above, is a large area over the fire chamber width extended, low-impulse introduction of the step air, so that the Form the desired shell-air carpet and spread it over the primary combustion area can.

Den ergänzenden Luftmantel an der in Brennstofffließrichtung gesehen Vorderseite des primären Verbrennungsgebietes erzeugt die durch die Brennstoffschicht emporquellende Trocknungsluft. The supplementary air jacket on the front of the in the fuel flow direction primary combustion area creates the swelling through the fuel layer Drying air.  

Die Mantelluft kann Umgebungstemperatur besitzen oder ähnlich der Primärluft vorgewärmt sein. Sie kann als Teilstrom dem Sekundär- oder Primärluftsystem entnommen werden oder auch durch ein eigenes Fördersystem zugeführt werden.The jacket air can be at ambient temperature or preheated similar to the primary air be. It can be taken as a partial flow from the secondary or primary air system or can also be supplied through its own conveyor system.

Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 4 dargestellt.Preferred embodiments of the method are presented in claims 2 to 4.

Die Erfindung richtet sich auch auf eine Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 8.The invention is also directed to a device according to claims 5 to 8.

Verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen nun anhand der beigefügten weiteren Figuren näher erläutert werden, wobei Bezugszeichen soweit als erforderlich aus der Fig. 1 und aus der vorstehenden Beschreibung der Fig. 1 entnommen werden.Various embodiments of the method according to the invention will now be explained in more detail with reference to the attached further figures, reference numerals being taken as far as necessary from FIG. 1 and from the above description of FIG .

Es zeigt Fig. 2 ein Verbrennungsrost mit einer Mantelluftzufuhr (ML) nach der Ausglühzone V durch den abfließenden Reststoffstrom 5 hindurch, wobei gleichzeitig die verschiedenen zuvor erläuterten Luftzuführungen dargestellt sind. Die Mantelluft ML wird hierbei durch einen sich an die Ausglühzone V in Brennstofffließrichtung anschließende, als Schlackerutsche 6 zum Reststoffschacht 7 ausgebildeten feststehenden oder beweglichen Nachlaufrost oder alternativ lochblechartig ausgebildete, luftdurchlässige Schurre, die die Breite des Brennstoffbettes einnimmt, zugeführt. FIG. 2 shows a combustion grate with a jacket air supply (ML) after the annealing zone V through the outflowing residue stream 5 , the various air supply systems explained above being shown at the same time. The jacket air ML is fed in through a fixed or movable wake grate, which adjoins the annealing zone V in the fuel flow direction and is designed as a slag chute 6 to the residue chute 7 , or alternatively, an air-permeable chute designed in the manner of a perforated plate, which takes up the width of the fuel bed.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Mantelluft ML durch einen oder alternativ mehrere im Reststoffschacht 7 angeordnete und gegen Verschmutzung durch einfallende Feststoffe mittels eines ringförmigen Feststoffabweisers 9 abgeschirmte Einströmschlitze 10, oder alternativ durch ebenso im Schlackeschacht angeordnete und ebenso gegen Verschmutzung abgeschirmte Reihen von z. B. als Bohrungen oder alternativ als eine Vielzahl von Schlitzen ausgebildete Öffnungen zugeführt wird. Anstelle mehrerer Öffnungen kann auch ein einziger Einströmschlitz 10 vorgesehen sein. Fig. 3 shows a further embodiment, in which the jacket air ML through one or alternatively several arranged in the residue shaft 7 and shielded from contamination by incoming solids by means of an annular solid deflector 9 inflow slots 10 , or alternatively by rows also arranged in the slag shaft and also shielded against contamination from Z. B. is supplied as bores or alternatively as a plurality of slots formed openings. Instead of several openings, a single inflow slot 10 can also be provided.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Mantelluft ML durch luftdurchlässige Feuerraumdeckenwände 8a und Feuerraumseitenwände 8b in dem Teil des Feuerraumes 1, der sich an die Hauptverbrennungszone 3 in Brennstofffließrichtung anschließt, zugeführt wird. Die Luftdurchlässigkeit wird hierbei hergestellt durch hinterlüftete feuerfeste Vorhangsteine, oder alternativ durch gebohrte oder alternativ geschlitzte, lochblechartige Feuerfestplatten, oder alternativ durch lochblechartige oder durch eine Vielzahl von Schlitzen perforierte Feuerraumwand. Fig. 4 shows a further embodiment in which the jacket air ML is supplied through air-permeable combustion chamber ceiling walls 8 a and combustion chamber side walls 8 b in the part of the combustion chamber 1 which adjoins the main combustion zone 3 in the fuel flow direction. The air permeability is produced here by ventilated fireproof curtain stones, or alternatively by drilled or alternatively slotted, perforated sheet-like refractory plates, or alternatively by perforated sheet-like or perforated by a plurality of slots firebox wall.

Die Ausführungsformen nach Fig. 2-4 können auch in Kombination eingesetzt werden.The embodiments of Figs. 2-4 may also be used in combination.

Claims (8)

1. Verfahren zur Verbrennung von Brennstoffen, insbesondere Abfällen, auf einem Verbrennungsrost, bei dem zur Erzielung einer NO_x-armen luftgestuften Verbrennung Primärluft (PL) über den Rost, Sekundärluft (SL) am Ende der primären Ver­ brennungszone und weitere Luft (NL) dem Feuerraum (1) zugeführt wird und feste Verbrennungsprodukte durch eine Ausglühzone (V) geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß stromab der primären Verbrennungszone (3) bezogen auf die Brennstofffließrichtung weitere Luft (ML) derart impulsarm zugeführt wird, daß sich eine die primäre Verbrennungszone in ihrer gesamten Breite über­ deckende Mantelluftschicht (ML) ausbreitet.1. A method for combustion of fuels, particularly waste, combustion zone in a combustion grate, in which to achieve a low _NOx air-staged combustion primary air (PL) over the grid, secondary air (SL) at the end of the primary locking and further air (NL) is fed to the combustion chamber ( 1 ) and solid combustion products are passed through an annealing zone (V), characterized in that downstream of the primary combustion zone ( 3 ), relative to the fuel flow direction, further air (ML) is fed in such a pulsed manner that there is a primary combustion zone spreads in its entire width over opaque jacket air layer (ML). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelluft (ML) stromab der Ausglüh­ zone (V) durch den abfließenden Reststoffstrom (5) zugeführt wird (Fig. 2).2. The method according to claim 1, characterized in that the jacket air (ML) downstream of the annealing zone (V) by the outflowing residue stream ( 5 ) is supplied ( Fig. 2). 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelluft (ML) im Bereich eines sich an die Ausglühzone (V) anschließenden Reststoffschachtes (7) zugeführt wird (Fig. 3).3. The method according to claim 1, characterized in that the jacket air (ML) is supplied in the region of a subsequent to the annealing zone (V) residue shaft ( 7 ) ( Fig. 3). 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelluft (ML) über eine Vielzahl von Öffnungen in den sich stromab der primären Verbrennungszone (3) erstreckenden Wänden (8) des Feuerraums zugeführt wird (Fig. 4).4. The method according to claim 1, characterized in that the jacket air (ML) through a plurality of openings in the downstream of the primary combustion zone ( 3 ) extending walls ( 8 ) of the combustion chamber is supplied ( Fig. 4). 5. Vorrichtung zur Verbrennung von Brennstoffen gemäß dem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß stromab der primären Verbrennungszone (3) eine Einrichtung zur impulsarmen und die Breite des Brennstoffbettes (2) abdeckende Zufuhr von Mantelluft (ML) vorgesehen ist.5. A device for the combustion of fuels according to the method according to at least one of claims 1-4, characterized in that downstream of the primary combustion zone ( 3 ) means for low-pulse and the width of the fuel bed ( 2 ) covering supply of jacket air (ML) is provided is. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem am Ende des Rostes ausgebildeten Ausglührost (V) eine luftdurchlässige Mantelluftzuführeinrichtung (6) vorgesehen ist, über die die Reststoffe (5) abfließen können.6. The device according to claim 5, characterized in that after an at the end of the grate Ausglührost (V) an air-permeable jacket air supply device ( 6 ) is provided, through which the residues ( 5 ) can drain. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Rost nachgeschalteten Reststoffschacht (7) mindestens eine Mantellufteintriftsöffnung (10) vorgesehen ist.7. The device according to claim 5, characterized in that at least one jacket air inlet opening ( 10 ) is provided on the residue shaft ( 7 ) connected downstream of the grate. 8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß stromab der primären Verbrennungszone (3) in den Seitenwänden und in der Decke des Feuerraums eine Vielzahl von Mantelluftöff­ nungen (8) vorgesehen ist.8. The device according to claim 5, characterized in that a plurality of Mantelluftöff openings ( 8 ) is provided downstream of the primary combustion zone ( 3 ) in the side walls and in the ceiling of the combustion chamber.