-
Verfahren und Einrichtung an Verbrennungsöfen für Oel- oder Gasbetrieb
zur Zusatzverbrennung von Abfall staub Die Erfindung betrifft ein Verfahren und
eine Einrichtung an Verbrennungsöfen für Oel- oder Gas betrieb zur Zusatzverbrennung
von Abfallstaub und bezweckt eine betriebssichere und einwandfreie Verwertung von
Abfallstaub mit Einschluss von gröberem, brennbarem Abfallmaterial zu erzielen.
-
In vielen industriellen Betrieben, wie z.B. in der Spanpiattenfabrikation,
in der Korkindustrie usw. entstehen grosse Mengen von Abfallstaub, welcher vernichtet
werden muss, und diese Vernichtung kann vorteilhaft mit Wärmegewinnung durch Verfeuerung
des Abfallstaubes verbunden werden. Ein Problem bei der Staubverbrennung ist jedoch
die Möglichkeit des Auftretens von Staubexploionen, Solche Explosionen können vermieden
werden, wenn der Staub unter Ausschluss von Sauerstoff oder mit einer minimalen
Sauerstoffmenge vergast und verbrannt wird. Die Verminderung des Sauerstoffgehaltes
der Atmosphäre, in welcher Staub verbrannt werden soll, kann erreicht werden durch
Rückführung der Verbrennungsgase in den Brennraum oder durch das Einblasen des Staubes
mittels inerten Gasen, z.B. Stickstoff, oder mittels überhitztem Wasserdampf usw.
Bei der an sich bekannten Verbrennung in der Schwebe, bei welcher die Staubpartikel
durch das inerte Gas getragen werden, ist ein langer Verbrennungsweg erforderlich,
um die durch das Gas geschützten Partikel vollständig zu verbrennen. Aus wirtschaftlichen
Gründen und zum Zwecke eines geringen Platzbedarfes soll jedoch die Verbrennung
in einem gedrängten Volumen, also in einem kurzen Ofen
erfolgen,
und es soll verhindert werden, dass grössere Staubpartikel oder gröbere Stücke,
wie Abfallpapier mit den Verbrennungsgasen aus dem Ofen fortgeführt werden.
-
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Zusatzverbrennung von Abfallstaub
in Verbrennungsöfen besteht darin, dass die Verbrennungsluftmenge des Oel- oder
Gasbrenners des Ofens so geregelt wird, dass der Brenner mit keinem oder nur geringem
Luftüberschuss arbeitet, und der Abfallstaub in eine sauerstoffarme Zone des Verbrennungsraumes
so eingeleitet wird, dass den Staubpartikeln im Verbrennungsraum eine schraubenlinienförmige
Bewegung in Strömungsrichtung der Verbrennungsgase erteilt wird, während Sekundärluft
in eine in Strömungsrichtung der Verbrennungsgase nach der Einleitung des Abfallstaubes
liegenden Stelle in den Verbrennungsraum eingeführt wird.
-
Die Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet
durch einen zylindrischen Ofen mit an einem Stirnende zentrisch angeordneten Oel-
oder Gasbrenner, durch mindestens eine Einlassdüse für den Abfallstaub, deren Achse
schief zur Längsachse des Ofens und tangential an einen gedachten, zur Längsachse
konzentrischen Kreis von kleinerem Durchmesser als derjenige des Ofens gerichtet
ist, um dem Staub eine schraubenlinienförmige Bewegung in Strömungsrichtung der
Verbrennungsgase zu erteilen, und durch mindestens eine Düse zur Einführung von
Sekundärluft in tangentialer Richtung in den Ofen an einer Stelle, die in Strömungsrichtung
der Verbrennungsgase nach der Einlassstelle des Staubes liegt.
-
Das erfindungsgemässe Verfahren wird anhand einiger in der Zeichnung
dargestellter Ausführungsbeispiele von Verbrennungsöfen mit der erfindungsgemässen
Einrichtung zur Zusatzverbrennung von Abfallstaub erläutert.
-
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Verbrennungsofen gemäss
einem ersten Ausführungsbeispiel.
-
Fig. 2 ist ein Querschnitt durch den Ofen längs der Linie II-II der
Fig. 1 Fig. 3 ist ein Querschnitt durch den Ofen längs der Linie 111-111 der Fig.
1.
-
Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch den vorderen Teil eines Ofens gemäss
einem zweiten Ausführungsbeispiel.
-
Fig. 5 ist ein Querschnitt durch den Ofen längs der Linie V-V der
Fig. 4.
-
Fig. 6 ist ein Längsschnitt durch einen Ofen gemäss einem dritten
Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung.
-
Der in Fig. 1 dargestellte Verbrennungsofen 1 besitzt einen doppelwandigen
Tragzylinder 2,3 aus Metallblech. Zwischen den beiden Wandungen 2,3 sind Distanzstücke
4 angeordnet. Durch die vordere Stirnwand 5 des Ofens ist zentral ein Oel- oder
Gasbrenner 6 mit Brennerdüse 7 eingeführt. Eine Abschlussplatte 8 an der Stirnwand
5 ist mit nicht dargestellten Regelöffnungen für die Zufuhr von Verbrennungsluft
versehen, wobei die zugeführte Luftmenge so geregelt werden kann, dass der Brenner
ohne nur mit ganz geringem Luftüberschuss arbeitet, so dass im vorderen Teil des
Ofens in den der Staub eingeleitet wird, eine sauerstoffarme Atmosphäre vorherrscht.
Die Verbrennungskammer 9 ist mit feuer- und hitzebeständigem Material, z.B. Schamottestein
10, ausgekleidet.
-
Die Zufuhr von Abfallstaub in die Verbrennungskammer 9 erfolgt in
diesem Beispiel im vorderen Teil des Ofens durch eine Düse 11. Es könnten auch mehrere,
über den Umfang des Ofens verteilt angeordnete Düsen vorgesehen sein. Wie aus Fig.
2 ersichtlich ist, ist die Düsenachse 12 tangential zu einem gedachten, mit der
Ofenachse konzentrischen Kreis 13 gerichtet, dessen Durchmesser etwa 3/4 des Innendurchmessers
des Ofens beträgt. Die Achse 12 der Düse 11 bildet einen Winkel mit der Längsachse
des Ofens, so dass dem eingeführten Staub eine schraubenlinienförmige Wirbelbewegung
in Richtung gegen den Austritt der Verbrennungsgase am hinteren Ende des Ofens erteilt
wird. Die Zuführung bzw. das Einblasen von Abfallstaub durch die Düsen 11 erfolgt
im Falle von Staubmaterial, für welches eine Explosionsgefahr besteht, mit Hilfe
von Stickstoffgas oder überhitztem Wasserdampf. Wenn keine Explosionsgefahr besteht,
kann das Einblasen auch in an sich bekannter Weise mit Luft erfolgen.
-
Im mittleren und hinteren Teil des Ofens sind im gezeigten
Beispiel
drei tangential gerichtete Düsen 14 zum Eintritt von sekundärer Verbrennungsluft
angeordnet. Die Achse 15 (Fig. 3) dieser Düsen verläuft ebenfalls tangential zu
einem gedachten, zur Ofenachse konzentrischen Kreis 16 von gleichem Durchmesser
wie der Kreis 13. Die drei Düsen 14 sind in drei gegeneinander in Längsrichtung
versetzten Querebenen angeordnet. Sie könnten auch in der gleichen Querebene angeordnet
sein, und es könnten auch weniger oder mehr als drei Lufteintrittsdüsen vorgesehen
sein. Durch die Einleitung von Sekundärluft in tangentialer Richtung in den Ofen
wird eine intensive Durchmischung der Luft mit den verbrennbaren Gasen und Staubresten
erzielt und infolge der damit erreichten schraubenlinienförmigen Strömungsbewegung
der Gase wird die Weglänge und Verweilzeit der Partikel im Ofen um ungefähr das
10-fache gegenüber einem geraden Strömungsweg vergrössert, wodurch eine vollständige
Verbrennung aller Gase und Staubreste erreicht wird.
-
Am Ende des Ofens sind zwei vertikale Ablenkwände 17 und 18 vorgesehen,
die zwischen sich einen Kanal 19 von rechteckigem Querschnitt bilden. In diesem
abwärtsgerichteten Kanal ist ein Jalousie- oder Lamellenabscheider 20 angeordnet,
durch den die Verbrennungsgase strömen, bevor sie den Ofen durch den Auslass 21
verlassen, um zu dem nachgeschalteten Teil der Verfahrensanlage, beispielsweise
einer Trockentrommel, gelangen. Im Abscheider 20 werden in bekannter Weise gröbere
Partikel, die nicht vergast oder verbrannt werden, durch Umlenkung der Verbrennungsgase
abgeschieden und fallen auf ein Auffangblech 22 hinter einer Oeffnung 23 in der
Ofenwand, von wo sie abgesaugt werden können.
-
Von dem Auslass 21 sind ih der Ofenwandung regelbare Oeffnungen 24
vorgesehen, durch welche zusätzliche Luft in die den Ofen verlassenden Gase zugeführt
werden kann, um diese vor dem Eintritt in den nachgeschalteten Verfahrensraum auf
die gewünschte Temperatur zu bringen.
-
Das Ausführungsbeispiel des Ofens nach Fig. 4 und 5 ist für die Verbrennung
von weniger explosionsgefährlichem Abfallstaub bestimmt. Hier ist wieder am Stirnende
des'Ofens ein Oel- oder Gasbrenner 6 mit Brennerdüse 7 angeordnet. Die Zufuhr
von
Abfallstaub erfolgt in gleicher Weise wie in Fig. 1 durch eine oder mehrere Düsen
11, deren Achsen inbezug auf die Längsachse des Ofens geneigt und tangential zu
einem konzentrisch zur Längsachse gedachten Kreis verlaufen. Die Zufuhr von Sekundärluft
erfolgt durch einen Ringkanal 25 in der Schamotteauskleidung 10, durch den am Stirnende
des Ofens Luft angesaugt wird, die erst hinter der Staubdüse 11 durch Oeffnungen
26 in der Ofenwand in den Verbrennungs raum 9 austritt. Die Zufuhr des Staubes erfolgt
also auch hier in eine sauerstoffarme Atmosphäre. Die Oeffnungen 26 sind tangential
zu einem gedachten Kreis und schräg zur'längsachse des Ofens gerichtet, so dass
der zugeführten Luft ebenfalls eine schraubenlinienförmige Wirbelbewegung erteilt
wird.
-
Im Beispiel nach Fig. 6 sind die Einlassdüsen 11 für nicht explosionsgefährlichen
Staub und die Düsen 14 für die Zufuhr von Sekundärluft gleich angeordnet, wie im
Beispiel nach Fig. 1.
-
Primärluft wird am hinteren Stirnende des Ofens durch den Hohlraum
zwischen den Zylinderwänden 2 und 3 angesaugt, strömt der Ofenwandung entlang nach
vorn und tritt durch Oeffnungen 27 am vorderen Stirnende des Ofens in den Verbrennungsraum
9. Diese Ausführung der Einrichtung gestattet die grösste Wärmebelastung des Ofenraumes.