DE3308724A1

DE3308724A1 - Abhitzkessel

Info

Publication number: DE3308724A1
Application number: DE19833308724
Authority: DE
Inventors: Tarmo Kalevi 29210 Merstola Mäntymäki
Original assignee: Outokumpu Oyj
Current assignee: Outokumpu Oyj
Priority date: 1982-03-18
Filing date: 1983-03-11
Publication date: 1983-09-29
Anticipated expiration: 2003-03-12
Also published as: FI66488B; JPS58208505A; US4530311A; FI820942L; JPH0362961B2; FI66488C; DE3308724C2

Description

Abhitzkessel

Die Erfindung betrifft einen Abhitzkessel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Demnach bezieht sich die Erfindung auf einen Abhitzkessel, der insbesondere in Verbindung mit einem Suspensionsschmelzofen zu benutzen ist und bei dem verhindert werden soll, daß die staubbeladenen Gase aus dem Suspensionsschmelzofen direkt von der Strahlungskammer des Abhitzkessels in die Konvektionskammer strömen, damit die Bildung von Staubansammlungen innerhalb des Kessels vermindert wird und somit das Gesamtvolumen des Kessels besser genutzt werden kann.

Der üblicherweise in Verbindung mit einem Suspensionsschmelzofen benutzte Abhitzkessel ist ein mit direktem

Gasfluß betriebener sogenannter Tunnelkessel, der in zwei Kammern unterteilt ist, nämlich in eine Strahlungskammer und in eine Konvektionskammer. Der Zweck der Strahlungskammer ist der, die Gase zu kühlen, so daß die in den Gasen enthaltenen geschmolzenen Teilchen verfestigt werden und die Temperatur unter die Sintertemperatur der Teilchen absinkt, bevor die Gase in die Konvektionskammer des Kessels gelangen. In der Konvektionskammer wird die in den staubbeladenen Gasen enthaltene Restwärme mittels eines Kühlrohrnetzes zurückgewonnen.

Ein Nachteil der Tunnel-Abhitzkessel ist die Bildung von Staubansammlungen aufgrund des hohen Staubgehaltes der Gase aus dem Suspensionsschmelzofen, und diese Staubansamm— lungen behindern einen effektiven Betrieb sowohl des Abhitzkessels als auch des gesamten Suspensionsschmelzprozesses. Diese Schwierigkeiten können Produktionsunterbrechungen im Suspensionsschmelzprozeß verursachen und somit große wirtschaftliche Verluste für den Betreiber ergeben. Von den Faktoren, welche Staubansammlungen begünstigen, können die folgenden erwähnt werden:

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Nur die Decke und die oberen Teile der Wände des Abhitzkessels sind in wirksamer Benutzung, vorausgesetzt daß sie sauber sind. Da der Hauptteil der Hitzbelastung auf einen kleinen Bereich des Kessels gerichtet ist, ist es schwierig, den Abhitzkessel sauber zu halten. Außerdem strömen die heißen staubbeladenen Gase teilweise ungekühlt direkt in die Konvektionskammer des Kessels, was zur Folge hat, daß die geschmolzenen Staubteilchen sich auf den Kühlrohren niederschlagen und die gekühlten Teilchen dort zusammenbacken= Überdies empfängt der untere Teil des Abhitzkessels Strahlungswärme ineffektiv und gestattet er, daß eine bestimmte Menge der staubbeladenen Gase über eine beachtlich lange Zeitspanne in dem Kessel verbleiben, was Bedingungen für die Bildung schädlicher Sulfate schafft. Die Bildung von Sulfaten kann wegen der in den Gasen enthaltenen Feuchtigkeit und/oder möglicher Kesselleckagen zur Erzeugung von schwefliger Säure führen, die den Kessel korrodiert. Schließlich ist zu betonen, daß mit wachsender Kesselgrösse die durch die Staubansammlungen verursachten Schwierigkeiten ebenfalls anwachsen.

Im Stand der Technik sind viele verschiedene Verfahren versucht worden, um Staubansammlungen in Abhitzkesseln zu vermindern: z. B. ist das Reinigen des Kessels durch Anordnung von Klopf- oder Schütteleinrichtungen leichter gemacht wurden, was einen positiven Effekt hatte, jedoch nur im Beseitigen der Symptome und nicht im Beseitigen der Gründe. Die Nachteile einer exzessiven Anwendung solcher Mittel zeigen sich bald in einer Verringerungen der Lebensdauer des Abhitzkessels. Innerhalb der Strahlungskammer des Abhitzkessels wurden Kühlbleche in Strömungsrichtung der Gase eingerichtet; solche Bleche arbeiten gut, wenn sie richtig ausgelegt sind. Es sind auch Versuche durchgeführt worden mit Anordnung von KÜhlblechen quer zur GasstrÖmungs-

richtung in der Strahlungskammer des Abhitzkessels, wobei jedoch die damit gemachten Erfahrungen meist schlecht waren. Es ist auch versucht worden, die Gase daran zu hindern,, direkt längs der Decke der Strahlungskammer zu strömen, indem man die Konvektionskammer niedriger als die Strahlungskammer anordnete, man also das entfernte Ende der Strahlungskammer nach unten abfallen ließ.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung obiger Nachteile einen Abhitzkessel zu schaffen, der sich besser und wirkungsvoller für das Herunterkühlen der staubbeladenen Gase aus Suspensionsschmelzprozessen eignet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Abhitzkessel gelöst, wie er durch den Anspruch 1 gekennzeichnet ist. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Gemäß der Erfindung ist die Konvektionskammer des Abhitzkessels auf einer wesentlich niedrigeren Höhe angeordnet als der Eingangsteil der Strahlungskammer, um zu verhindern, daß die staubbeladenen Gase direkt an der Decke der Strahlungskammer entlang strömen. Die Decke der Strahlungskammer ist so ausgebildet, daß die Strahlungskammer schritt- oder stufenweise auf die Höhe des Eingangsendes der Konvektionskammer abfällt. Dies wird erreicht durch Einbau zumindest einer Hilfswand quer zur Gasströmungsrichtung, welche Wand durch Ausrüstung mit an sich bekannten Klopf- oder Schütteleinrichtungen sauber gehalten wird. Wenn der direkte Fluß der staubbeladenen Gase längs der Decke der Strahlungskammer somit verhindert wird, ist es möglich, auch den Boden der Strahlungskammer auszunutzen, der in früheren Konstruktionen ungenutzt geblieben war. Damit wächst die Wärmeübertragungsfläche an und sowohl die Kühlung als auch die Reinigung der Gase erfolgt rascher als zuvor.

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Um den Fluß der staubbeladenen Gase vorteilhaft von der Strahlungskammer in die Konvektionskammer einzuleiten, sind zusätzliche Bleche an der Decke der Strahlungskammer in Gasstromungsrichtung angeordnet, derart, daß in jedem von den Querwänden der Strahlungskammer gebildeten Abschnitt das Blech des folgenden Abschnitts die Gasströmung aus dem vorherigen Abschnitt in in etwa zwei gleiche Teile aufteilt. Somit wächst die Zahl dr Bleche in jedem Abschnitt zum Ende der Strahlungskammer hin an und die Gasströmung wird gleichförmig zur Öffnung zwischen der Strahlungskamraer und der Konvektionskammer gerichtet, vorteilhaft so, daß sie nahe den Seitenwänden der Strahlungskammer entlang streicht. Die Menge der in den Gasen enthaltenen geschmolzenen Teilchen und deren Tendenz zur Bildung von Ansammlungen an den Kesseiwänden werden wesentlich verringert dank der rascheren Kühlung und Reinigung der Gase.

Demgemäß kann die erfindungsgemäße Ausbildung für eine leichtere und effektivere Behandlung größeren Mengen staubbeladener Gase benutzt werden als bei nominal gleichgroßen Abhitzkesseln nach dem Stand der Technik, wodurch die Herstellungs- und Betriebskosten sowohl des Abhitzkessels selbst als auch der gesamten Schmelzeinheit verringert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 im Vertikalschnitt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abhitzkesselsy und

Fig. 2 einen Schnitt des Abhitzkessels von Fig. 1 längs der Linie 2-2 in Fig. 1.

Die Zeichnungsfiguren zeigen drei separate Wände 1, die quer zur Gasströmungsrichtung verlaufen und in der Decke der Strahlungskammer 2 schrittweise abfallende Stufen bil-

den. In Fig. 2 ist die Anordnung der Wände 1 durch gestrichelte Linien gezeigt. In Abhängigkeit von der Leistung und den Betriebsbedingungen des Kessels kann die Zahl dieser Querwände z. B. nur zwei oder aber soviel wie fünf sein. Die vorteilhafteste Anzahl von Wänden wird in jedem Fall unter Berücksichtigung aller wichtigen Faktoren ausgewählt. In den Zeichnungsfiguren sind die Horizontalflächen jeder Stufe mit Paneelen oder Blechen 3 ausgerüstet/ die von der Decke herunterhängen. Die Anzahl dieser Bleche 3 ist zwei im Abschnitt A, drei im folgenden Abschnitt B und vier im letzten Abschnit C. Somit teilen die Bleche des Abschnitts B die Gasströmungen aus dem vorhergehenden Abschnitt A in etwa in zwei Hälften; in gleicher Weise teilen die Bleche des Abschnitts C die. Gasströmungen aus dem Abschnitt B in etwa in zwei Hälften.

Falls gewünscht, können die Bleche in Gasströmungsrichtung in jedem Abschnitt in zwei Reihen angeordnet werden, die an der Decke jedes Abschnitts hintereinander liegen, in welchem Fall bei dem in den Zeichnungsfiguren gezeigten Ausführungsbeispiel insgesamt sechs Reihen von Blechen vorhanden wären. Auch in diesem Fall sind die Bleche 3 so angeordnet, daß sie den Raum zwischen vorhergehenden Blechen in etwa in zwei Hälften teilen.

Die entscheidende Rückgewinnung von Wärme findet in 5 der Konvektionskammer 5 des Abhitzkessels statt, in die die Gase eintreten, nachdem die meisten der in den Gasen enthaltenen festen Teilchen entfernt worden sind. Diese Teilchen fallen in trichterförmige Staubschächte 4, die am Boden der Strahlungskammer 2 angeordnet sind, von wo sie danach entfernt werden können. In gleicher Weise fallen die an den Blechen 3 angelagerten Festteilchen letztlich auf den Boden 4, da die Bleche 3 mit an sich bekannten Klopf- oder Schütteleinrichtungen ausgerüstet sind, die das angesammelte Ma-

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terial von Zeit zu Zeit nach unten abschütteln. Der Boden der Konvektionskammer ist ebenfalls mit trichterförmigen Staubschichten 7 versehen, um solche Pestteilchen zu sammeln und abzuführen, die weiterhin von den Gasen abgesondert werden. In der Konvektionskammer wird die Wärme in die in dem Rohrnetz zirkulierende Flüssigkeit überführt.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Rohrnetz 6 in mehrere Einheiten 8 aufgeteilt, die voneinander getrennt sind. Das Rohrnetz 6 kann auch zur Gesamtzirkulation in irgendeiner bekannten Weise aufgebaut sein, solange die Wärmeübertragungsfläche groß genug bleibt, um eine wirksame Wärmerückgewinnung sicherzustellen. Falls gewünscht, kann die Fläche in einer im Kesselbau bekannten Weise vergrößert werden.

Die aus dem Abhitzkessel abgelassenen Gase sind bereits recht sauber, weshalb sie in einen Elektrofilter zur endgültigen Reinigung geleitet werden können, bevor sie z. B. zur weiteren Behandlung übernommen werden.

Leersei te

Claims

Kemnatenstraße 49, D-8000 München 19 beim Europäischen Patentamt

Telefon (089) 17 0185, Telex (07) 81307 zugelassene Vertreter

Oütokumpu Oy OU 5

FI-OOlOO Helsinki 10 11. März 1983

Patentansprüche:

Abhitzkessel zur Benutzung insbesondere zur Wärmerückgewinnung in Verbindung mit einem Suspensionsschmelzofen, welcher Abhitzkessel eine Strahlungskammer (2) und eine Konvektionskammer (5) aufweist, welch letztere auf einer niedrigeren Höhe angeordnet ist als die Strahlungskammer (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Decke der Strahlungskammer (2) zur Decke der Konvektionskammer (5) hin stufenweise über im wesentlichen quer zur Strömungsrichtung der Gase verlaufende Wände (1) abfällt.
2. Abhitzkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jeder durch die Wände (1) begrenzte Abschnitt (A,B,C) der Strahlungskammer (2) mit zumindest einer Querreihe von Richtblechen (3) versehen ist, wobei die Ebene jedes mit Klopf- oder Schütteleinrichtungen versehenen Bleches parallel zur Gasstromungsrichtung verläuft.
3. Abhitzkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Bleche (3) so angeordnet sind, daß, in Strömungsrichtung der Gase gesehen, die Bleche

(3) jeder nachfolgenden Querreihe den von den Blechen einer vorhergehenden Querreihe gebildeten Raum in zwei etwa gleiche Teile aufteilen.