DE3041025C2

DE3041025C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung von insbesondere aschereichen Brennstoffen

Info

Publication number: DE3041025C2
Application number: DE3041025A
Authority: DE
Inventors: Günther 5628 Heiligenhaus Unger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-10-31
Filing date: 1980-10-31
Publication date: 1985-05-15
Also published as: EP0052807B1; ATE19545T1; EP0052807A3; DE3041025A1; DE3174522D1; US4459921A; CA1192088A; EP0052807A2

Description

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Mit der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß die Bildung einer zusammenhängenden, mehr oder weniger gasundurchlässigen Sinterschicht von Schlacke verhindert und damit der Brennprozeß durch Freihalten von Strömungswegen für die Brennluft aufrecht erhalten bleibt.

Die Brennluft, die unter Erwärmung durch die Rostelemente hind, rchgleitet und mit erhöhter Temperatur und Geschwindigkeit aus diesen austretend, unmittelbar in das Feuerungsmaterial eingedost wird, kühlt außerdem vorteilhaft die Rostelemente.

Diese beiden Maßnahmen, welche zusammenwirken, ergeben in der Gesamtwirkung einen ungestörten, ruhigen und intensiven Brennvorgang mit aschereichem Brennstoff, wie ein solcher bisher nicht für möglich gehalten wurde.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Zerkleinerung durch oszillierende Bewegungen der Roststäbe erfolgt

Damit ergibt sich als Vorteil gegenüber bekannten Verfahren oder Vorrichtungen im Zusammiuhang mit Rostfeuerungen der tragende Gedanke der neuen Maßnahme, indem vorgeschlagen wird, die Rostelemente selbst in einer für die Zerkleinerung der Schlacke zweckmäßigen Weise einzusetzen.

Dabei kann von einer der weiteren Maßnahmen Gebrauch gemacht werden, daß nämlich die Zerkleinerung entweder fortlaufend oder auch diskontinuierlich in vorgegebenen Zeitintervallen bei jeweils vorgegebener Dauer vorgenommen wird.

Die Wahl einer dieser Maßnahmen kann der Fachmann nach Erfahrung und Beobachtung treffen, dies hängt weitgehend von ersichtlichen Begleitumständen oder Parametern des Einzelfalles ab und ist eine rein fallbezogen zu ermessende Entscheidung

Dabei ist ggf. weiter als zweckmäßig vorgesehen, daß als aschereicher Brennstoff unzermahlene Ballastkohle verwendet wird, die sich aus wirtschaftlichen Erwägungen besonders vorteilhaft verfeuern läßt.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Roststäbe röhrenförmig ausgebildet und außerhalb der Feuerung an eine Luftqueile für Verbrennungsluft angeschlossen sind und daß sie düsenartige Austrittsöffnungen für die Brennluft sowie Schlackenbrechwerkzeuge aufweisen.

Weil damit die Rosteleniente selbst die Brechfunklion übernehmen, ergibt sich als wesentlicher Vorteil, daß der Zerkleinerungsprozeß örtlich gerade an den Stellen stattfindet, wo die beste Wirkung damit erzielt werden kann, nämiich in der Rostebene. Außerdem wird eine weitere, evtl. die Feuerung anderweitig störende Zerkleinerungsc nricbiung vermieden, und dazu noch der Durchfall der zerkleinerten Schlackenteilchen begünstigt.

Dabei ist vorgesehen, daß die Rostelemente röhrenförmig ausgebildet und außerhalb der Feuerung an eine Luftquelle zur Lieferung der Brennluft angeschlossen sind, und daß sie im Bereich der Feuerung düsenartige Austrittsöffnungen für die Brennluft aufweisen.

Wie bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren angedeutet, wird durch diese einfache Maßnahme aus den Rostelementen gleichzeitig mit ihrer Ausbildung zC Brechwerkzeugen ein Wärmetauscher, durch den die benötigte Brennluft — was bei Brennstoffen mit geringem Heizwert äußerst nützlich ist — angewärmt in die Brennzone gelangt. Darüber hinaus ereibt sich durch den Austritt der Brennluft aus den düsenartigen Öffnungen, d. h. im energiereichen Strahl, ein den Brennprozeß ungemein anfachender Blasebalg-Effekt, und dies noch dazu unmittelbar im innersten Bereich der Brennzone.

Gleichzeitig wird dabei die Schlacke durch Abküh iung brechfähig gemacht.

In Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dabei durch den Vorschlag, daß die Austrittsöffnungen für die Brennluft nach oben gerichtet sind und insbesondere die Form von Düsen mit Quer- und/oder Längsschlitzen aufweisen, eine weitere Verbesserung.

Weiter wird, um zu einer sehr unkomplizierten jedoch sehr wirkungsvollen und leicht herzustellenden Gestaltung der Schlackenbrechwerkzeuge zu gelangen, vorgeschlagen, daß die Schlackenbrechwerkzeuge als aufgesetzte Radialnocken ausgebildet sind, deren Länge vorzugsweise größer als der Rostabstand ausgebildet ist

Dabei können diese Brechwerkzeuge pyramidenförmig ausgebildet sein. Es ist aber auc'- daran gedacht, die Brechwerkzeuge als umlaufende ocer zumindest teilweise umlaufende Rippen auszubilden.

In dieser Beziehung will die Erfindung in der fallbezogenen großen möglichen Vielfalt der verschiedensten Ausgestaltungen solcher Schlackenbrechwerkzeuge. die alle das Eine gemeinsam haben, daß sie als aus der Rostebene herausragende Körper gestaltbar sind, keine letztliche Festlegung auf die eine oder andere rein konstruktive Formgebung machen. Solch? Körper können zylindrisch, eckig, pyramidenförmig, rippenartig, gerade, gebogen oder hakenförmig gestaltet sein, wenn sie nur den Zweck erfüllen, bei Bewegung relativ zur Schlacke diese zu zerbrechen.

Dabei ist es vorteilhaft und ebenso wie die Kühlung der Rostelemente für die Funktion und die zu deren Ausführung benötigte mechanische Festigkeit wesentlich, wenn im weiteren vorgeschlagen wird, daß die Schlackenbrechwerkzeuge zum Durchtritt von Brennluft hohl ausgebildet sind. Und schließlich ist es von Vorteil, daß die Rostelemente nach der Lehre der Erfindu.ig mit Antriebsvorrichtungen zur Erzeugung von periodischen, vorzugsweise oszillierenden. Dreh- und/ oder Axialbewegungen in Verbindung stehon.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine rein schematische Darstellung einer Rostfeuerung nach der Erfindung, im Einsatz in einem Trocknungsaggregat, im Schnitt,

F i g. 2 eine Ansicht der Rostfeuerung gemäß F i g. 1 von der Seite und im Schnitt,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Trockentrommel perr^ Fig. 1. mit Schnitt durch die Rostfeuerung nach der Erfindung,

F i g. 4 ein Ro.'.element von quadratischem Querschnitt, mit einer Anordnung von Brechwerkzeugen und Luftaustrittsdüsen, in Seitenansicht und Schnitt.

Fig. 5a bis 5d verschiedene Formgestaltungen vor. Brechwerkzeugen. in Seitenansicht,

Fig. 6 Heizrostelemente mit rippenförmigen Brechwerkzeugen sowie mit längs und quer angeordneten schlitzförmigen Luftaustrittsdüsen, in Draufsicht.

Die Trockentrommel 1 in Fig. 1 ist mit den Laufringen 2 auf nicht dargestellten, an sich als bekannt vorausgesetzten Rollenböcken und Antriebseinrichtungen angeordnet und dreht sich mit bis 6 Upm um ihre Achse. Das zu trocknende Gut wird durch die Schurre 3 am abgasseitigen Ende der Trockentrommel 1 im Gegenstrom zu dem Trocknungsgas aufgegeben. Es durch-

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wandert die Trommel als Gutschicht 4 und wird im getrockneten Zustand durch den Auslaß 5 auf ein Transportband 6 abgegeben. Die Erzeugung der für den Trocknungsprozeß benötigten heißen Gase erfolgt durch die erfindungsgemäße Rostfeuerung 7. Diese ist im Innern der Trockentrommel 1 angeordnet und weist einen Feuerraum 8 auf, der nach unten zu durch die Rostelemente 9 einen gewissen Abschluß mit der bei einem Rost üblichen Gasdurchlässigkeit aufweist. Die Rostelemente 9 sind sowohl in der vorderen Stirnwand iO als auch in der hinteren Stirnwand 11 des Feuerraumes 8 drehbar und/oder mit einer begrenzten axialen Bewegbarkeit gelagert. Sie stehen außerhalb der Trokkentrommel 1 mit ihren stirnseitigen Enden 12 mit einem Brennluftgebläse 13 in Verbindung, welches mit einem Förderdruck von beispielsweise 500 mm WS Brennluft durch die als Rohren ausgebildeten RostelefnsntS 9 hindurchfi^rdcrt lind durch di? riiKpnfnrmiffpn Austritts-Schlitze 14 in das Bett 15 der Rostfeuerung 7 eindüst. Die austretende Brennluft hat sich auf dem Wege durch die erhitzten Rostelemente 9 erwärmt und gelangt daher mit erhöhter Temperatur und infolge Druckentspannung auch mit erhöhter Geschwindigkeit durch die Austrittsschlitze 14 unmittelbar in das Bett 15 der Feuerung 7. An den Rostelementen 9 sind deutlich Brechwerkzeuge 16 erkennbar, die die Form schräg-radial aufgesetzter kubischer Nocken aufweisen. In der Anordnung Zahn/Lücke/Zahn/Lücke der Rostelemente sind sie geeignet, M einer Dreh- und gegebenenfalls auch/oder einer Axialbewegung einen im Entstehen begriffenen Sinterkuchen von fester Schlacke in statu nascendi zu verhindern, indem sie das sich bildende Schlakkenagglomerat ständig zerstören. Dabei ist von Vorteil, daß die erst im Entstehen begriffene feste Schlackenschicht oder Scholle noch nicht zur letzten Festigkeit erstarrt ist. und sich daher bei erhöhter Temperatur und fortgesetzter oder zumindest häufiger Störung relativ leicht zerbröckeln läßt. Es spielt auch die dauernde Kühlung der Rostelemente 9 insofern eine wichtige Rolle, als diese für die Erhaltung der Festigkeit derselben einen wichtigen Beitrag leistet, weswegen anch von einer Verwendung sehr teurer und sehr schwer zu bearbeitender Werkstoffe für die Rostelemente 9 Abstand genommen werden kann. Zur Einleitung der beschriebenen Brechbewegungen sind die Rostelemente 9 mittels eines Armes 17 an einen Antrieb 18 gekoppelt, der jedoch nur rein schematisch in seiner Funktion angedeutet ist. Wichtig für den Betrieb der Feuerung sind im gezeigten Ausführungsbeispiel die als Schöpfelemente ausgebildeten Huh3chaufel(n) 19. da diese, unter der Voraussetzung, daß es sich bei dem zu trocknenden Gut 4 um Ballastkohle handelt, ein wenig von der getrockneten Ballastkohle hochschöpfen und zur Unterhaltung des Feuers auf die Rostfeuerung 7 aufschütten.

Mit dieser einfachen Maßnahme ergibt sich eine »automatisch« unterhaltene Feuerung, bei der eine Regulierungsmöglichkeit durch Veränderung der Stellung der Hubschaufeln 19 mit einer durch den Mantel 20 der Trommel 1 hindurchgeführten Stelleinrichtung besteht, die in der Figur nicht gezeigt ist Ein Hilfs- und Zündbrenner vervollständigt die gezeigte Einrichtung des gesamten Trockenaggregates, er ist mit dem Bezugszeichen 21 gekennzeichnet und so angeordnet, daß seine Flamme direkt in die Rostfeuerung 7 gerichtet ist

Die F i g. 2 zeigt aie Rostfeuerung 7 in vergrößertem Maßstab. Dabei sind gleiche Teile mit identischen Bezugszeichen versehen. Die eintretende Brennluft ist mit dem Pfeil 22, und die aus den Düsen austretenden Luftströme sind mit den Pfeilen 23 gekennzeichnet. Man erkennt auch deutlich die Brechwerkzeuge 16 sowie den die Bewegungen vom (nicht gezeigten) Antrieb 18 (Fig. 1) in das Rostelement 9 einleitenden Arm 17.

Die Fig.3 zeigt einen Querschnitt durch Trockentrommel 1 und die Rostfeuerung 7. In der Darstellung sind die Lage der Rostelemente 9 zueinander, die Lage und Anordnung der Brec-herwerkzeuge 16, die Lage und Anordnung des Feuerraumes 8, das Arbeiten der Hubschaufel 19, das Durchfallen zerkrümelter Schlacketeilchen 24, die Bewegung der Gutschicht 4 und die Drehbewegung (Pfeil 25) der Trockentrommel 1 zu erkennen.

Das Rostelement 9' in der Fig.4 weist ein quadratisches Profil auf und ist in der Feuerung 7 vorzugsweise so angeordnet, daß es mit einer der dachförmig spitzen Profilkanten 26 nach oben zeigt. Deutlich sind im übrigen die Brechwerkzeuge 16 und die schlitzförmigen Luftdüsen 14 erkennbar.

Verschieden gestaltete Brechwerkzeuge zeigen die F i g. 5a bis 5d. Diese sind — der Reihe nach — bei 5a als Rippe, bei 5b als Vierkant in 45°-Stellung; bei 5c als Zylinder und bei 5d als Zylinder mit konischer Spitze gestaltet.

In F i g. 6 wird die Gestaltung der Rostelementc 9" in Rippenform gezeigt, wobei die Schlackenzerkleinerung durch oszillierende Axialbewegungen (Pfeile 27,27'). die gegebenenfalls relativ kurzhubig sein können, durchgeführt wird. Die Luftschlitze 14' sind bei dieser Ausführung der guten Luftverteilung wegen in Kreuzform oder auch nur quer angeordnet.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verbrennung von insbesondere aschereichen Brennstoffen auf einem Rost aus Roststäben unter Zufuhr von Verbrennungsluft, wobei die sich bei der Verbrennung bildende Schlacke fortlaufend zerkleinert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerung während der Schlackenbildung durch Bewegungen der Roststäbe erfolgt und daß die Verbrennungsluft durch das Innere der Roststäbe geleitet durch Austrittsöffnungen verteilt unmittelbar in den Brennstoff eintritt, wobei die Roststäbe von innen durch Wärmeabgabe an die Brennluft gekühlt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerung durch oszillierende Bewegungen der Roststäbe erfolgt

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerung fortlaufend vorgenommen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerung diskontinuierlich in vorgegebenen Zeitintervallen bei jeweils vorgegebener Dauer vo-genommen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als aschereicher Brennstoff unzermahlene Baliastkohle verwendet wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, ? 3,4 oder 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Roststäbe (9) röhrenförmig ausgebildet und außerhalb der F -uerung (7) an eine Luftquelle (13) für Verbrennungsluft angeschlossen sind und daß sie düsenartige Austrittsöffnungen (14) für die Brennluft sowie Schlackenbrechwerkzeuge (16) aufweisen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (14) für die Brennluft nach oben gerichtet sind und insbesondere die Form von Düsen (14) mit Quer- und/oder Läng:, schlitzen (14') aufweisen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlackenbrechwerkzeuge (16) als aufgesetzte Radialnocken ausgebildet sind, deren Länge vorzugsweise größer als der Rostabstand ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6. 7 oder 8. dadurch gekennzeichnet, daß die Schlackenbrechwerkzeuge (16) pyramidenförmig ausgebildet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Schlackenbrechwerkzeuge (16) rippenförmig ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis

10. dadurch gekennzeichnet, daß die Schlackenbrechwerkzeuge (16) zum Durchtritt von Brennluft hohl ausgebildet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß die Roststabe (9) mindestens eine Antriebsvorrichtung (18) zur Erzeugung von periodischen, vorzugsweise oszillierenden, Dreh- oder Axialbewegungen aufweisen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor richtung zur Verbrennung von insbesondere ascherei chen Brennstoffen auf einem Rost aus Roststäben unter Zufuhr von Verbrennungsluft, wobei die sich bei der Verbrennung bildende Schlacke fortlaufend zerkleinert wird.

Eine derartige Rostfeuerung mit einer Reinigungsund Schürvorrichtung ist aus dem DE-GM 16 26 088 bekannt. Sie besteht aus einer unter den Roststäben angeordneten Welle mit Nocken, die durch die Rostspalten hindurchgreifen. Die Nocken, die durch die ίο Rostspalten hindurchgreifen, walzen den Brennstoff auf dem Rost um und halten die Rostspalten von Asche und Schlacke frei.

Außerdem ist aus der GB-PS 3 05 288 eine Feuerung b.kannt, die mit Aschezerkleinerungswalzen ausgerüstet ist Die Aschezerkleinerungswalzen arbeiten in einem Bereich der Feuerung, in dem die Asche bereits fest ist, d. h. weit unterhalb der Brennzone.

Die bekannten Vorrichtungen können die bei der Verbrennung hochaschereicher Brennstoffe auftretenden P^rob!eme nicht zufriedenstellend lösen.

Unter dem Begriff »aschereiche Brennstoffe« wird im Sinne der vorliegenden Erfindung jede Art von hochaschereichen Kohleabfällen verstanden, wie sie bei der Gewinnung, Aufbereitung und/oder Veredelung von Kohle oder kohlehaltigem Gut anfallen. Im weitesten Sinne sollen dabei aujh solche aschereichen Brennstoffe wie Torf, ölgetränkte Sande oder Schiefer und andere Abfälle brennbaren Gutes bis hin zum Müll verstanden werdenderen Verbrennung in bekannten, insbesondere Rostfeuerungen wegen der Entstehung großer Mengen fester Schlacke als ungeeignet, insbesondere unwir,-schaftlich angesehen wurde.

Ballastkohle wurde bis zum heutigen Tage zumeist als »Abfall« angesehen und auf Halde deponiert, wobei neben der Nutzlosigkeit in Verbindung mit dem Umweltproblem auch noch beträchtliche Kosten für die Aufhaldung anfielen. In einigen Fällen wurde auch schon versucht. Ballastkohle in Mischung mi; ?<ichearmer Kohle zu verfeuern, doch auch damit !aßt sich das bei der Verbrennung der Ballastkohle anfallende Problem fester Schlacke nicht aus der Welt schaffen. Es sind dem Erfinder auch einige Fälle bekannt, in denen Abfallkohle mn bergehaltigem Gut zur Verfüllung beispielsweise in Kies-Abbaugebieten in unteren Erdschichten verwendet wurden. Aber auch eine solche Maßnahme kann nur als eine schlechte Notlösung, keineswegs aber als eine sinnvolle Verwertung angesehen werden. Ein druckschriftlicher Nachweis solcher Maßnahmen ist überdies kaum möglich.

Somit stellt sich für die Erfindung die Aufgabe, ein neues Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe es gelingt, den bei aschereichen Brennstoffen noch vorhandenen Energiegehalt durch Verwendung als Feuerungsmaterial in einer Rostfeuerung nutzbringend zu verwerten, unter Überwindung der durch die Entstehung von großen Mengen fester Schlacke bishe- einer wirtschaftlichen und nutzbringenden Verwertung im Wege stehenden Schwierigkeiten, die insbesondere dann bestanden, daß der Brennprozeß durch die zu Sinterkuchen sich aufbauenden Schlacken erstickt wird.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt damit, daß die Zerkleinerung während der Schlackenbildung durch Bev/egungen der Roststäbe erfolgt und daß die Verbrennungsluft durch das Innere der Roststäbe geleitet durch Austrittsöffnungen verteilt unmittelbar in den Brennstoff eintritt, wobei die Roststäbe von innen durch Wärmeabgabe an die Brennluft gekühlt werden.