DE9313518U1

DE9313518U1 - Kohlenstaubbrenner für die gleichzeitige Verbrennung von Kohlenstab und Kunststoff

Info

Publication number: DE9313518U1
Application number: DE9313518U
Authority: DE
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1993-09-08
Filing date: 1993-09-08
Publication date: 1993-12-09
Anticipated expiration: 2003-09-09

Description

L. & C. Steinmüller GmbH 07.09.1993

51641 Gummersbach Gm 9302

Ca-Hä-GB 1

Beschreibung

Kohlenstaubbrenner für die gleichzeitige Verbrennung von

Kohlenstaub und Kunststoff

Die Erfindung betrifft einen Kohlenstaubbrenner mit einem Kernluftquerschnitt, einem Staubluftquerschnitt und mindestens einem Mantelluftquerschnitt, sowie mit mindestens einer im Kernluftquerschnitt angeordneten und mit einem Zusatzbrennstoff betreibbaren Lanze.

Derartige Brenner und ihre Versorgung mit einem Kohlenstaub-Luft-Gemisch (Staubluft) und mit Luft sind bekannt.

Aus der DE-Z. "Chem.-Ing.-Tech." 65 (1993) Nr. 6, S. 703-709, Aufsatz: Rohstoff-Recycling und Energie-Gewinnung von Kunststoffabfällen, ist aus Abb. 8 ein Brenner bekannt, der zur Verbrennung von zu einer Kunststoffschmelze aufbereitetem Kunststoffabfall dient und der als Injektionszerstäuberbrenner ausgelegt ist. Dem Brenner wird Verbrennungsluft, ein gasförmiger Zusatzbrennstoff und Zerstäuberluft zugeführt. Es wird dabei für erforderlich gehalten, daß durch eine ausreichende Viskositätserniedrigung der Schmelze eine gute Zerstäubung ermöglicht wird.

Auf S. 708, rechte Spalte, ist das Problem der Verbrennung von Kunststoffen in einer Staubwolke angesprochen. Bei

dieser Art der Verbrennung von Kunststoffen wird das eigentliche Problem in der Zerkleinerung der Kunststoffe gesehen. Insbesondere sollen Folienabfälle sehr große Schwierigkeiten bei der Zerkleinerung bereiten, da es zur Ausbildung länglicher Folienstücke komme, die sich nur schlecht noch weiter zerkleinern lassen. Abhilfe sei nur durch ein vorheriges Agglomerieren oder Kompaktieren möglich. Ein gemeinsames Verbrennen von Kunststoffen mit Kohlenstaub in einer Staubwolke ist nicht angesprochen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kohlenstaubbrenner anzugeben, der für die Verbrennung von zerkleinertem Kunststoff geeignet ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zusätzlich zur Zusatzbrennstofflanze im Kernluftquerschnitt mindestens eine gekühlte Lanze für das Einbringen von zu verbrennendem gemahlenem Kunststoff angeordnet ist.

Wie bereits vorstehend erwähnt, ist die Aufmahlung des Kunststoffes wegen dessen Temperaturempfindlichkeit problematisch, je kleiner die gewünschte Korngröße sein soll. Mit dem erfindungsgemäßen Brenner ist es möglich, einen Kunststoff mit relativ grobem Korn zu verbrennen. Die im Kernluftquerschnitt des Brenners untergebrachte Kunststoffverbrennungslanze führt dazu, daß der Kunststoff unmittelbar in die Flammenwurzel eingebracht wird, die sich dort ausbildet, wo das Kohlenstaub-Luft-Gemisch (Staubluft) aus dem den Kernluftquerschnitt umgebenden Staubluftquerschnitt austritt. Durch die Kühlung der Kunststoffverbrennungslanze wird sichergestellt, daß ein Zusetzen der Lanze durch erweichte Kunststoffteilchen, insbesondere Polyäthylenteilchen, vermieden wird.

Als Zusatzbrennstoffe kommen im Normalfall gasförmige oder flüssige Brennstoffe in Frage. Es ist jedoch auch möglich, feinteiligen Kohlenstaub als Zusatzbrennstoff einzusetzen.

Für die Zünd- oder Stützfeuerung des Kohlenstaubbrenners kann der Kohlenstaubbrenner vorzugsweise mit mindestens einer Öllanze oder mindestens einer Gaslanze oder mindestens mit einer Öl- und einer Gaslanze ausgerüstet sein.

Die gekühlte Lanze besteht vorzugsweise aus einem zumindestens am Austrittsende der Lanze geschlossenen Doppelrohr mit einem innenliegenden Führungshemd für ein Kühlmedium, vorzugsweise Wasser. Dabei ist es weiterhin zweckmäßig, daß das Kühlmedium in den vom Führungshemd aufgebauten innenliegenden Ringraum zum Austrittsende der Lanze hinströmt und dort in den außenliegenden Ringraum umgelenkt und vom Austrittsende fortgeführt wird. Andere Kühlmantelkonstruktionen sind denkbar.

Um den an der Lanzenspitze austretenden Kunststoff lokal aufzukonzentrieren und um die Kunststoffteilchen noch schneller in die sich an der Brennerwurzel ausbildenden Zündzone einzubringen, kann an der Austrittsöffnung der gekühlten Lanze eine Einrichtung zur gezielten Ausrichtung des austretenden Kunststoff-Partikelstroms vorgesehen sein.

Z. B. kann in der Austrittsöffnung ein Ausrichtkegel mittig angeordnet sein oder es ist ein Deflektor für einen einseitigen Austritt angeordnet.

Die Unteransprüche 6 bis 14 betreffen vorteilhafte Anordnungen von einer oder mehreren Kunststoffverbrennungslanzen und einer oder mehreren Zusatzbrennstofflanzen im Kernluftquerschnitt.

Vorzugsweise beträgt die Beladung der über die Kunststoffverbrennungslanze zur Verbrennung geführten Luft mit dem Kunststoff 5 - 10 kg Kunststoff/kg Luft. Die Ansprüche 15 und 16 richten sich auf Anlagen zur Verbrennung von Kunststoff mit dem erfindungsgemäßen Brenner.

Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, daß die Lanze zur Verbrennung von Kunststoff eingangsseitig über eine pneumatische Fördereinrichtung direkt oder indirekt mit einer Mahleinrichtung, vorzugsweise einer Turbulenz-Mahleinrichtung, verbunden ist. Es kann unter Umständen bei Zuführung von größeren Kunststoffteilen zweckmäßig sein, daß bei der Anlage der Mahleinrichtung eingangsseitig eine Schneideinrichtung vorgeschaltet ist.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 das vordere Ende eines in eine Feuerraumwand eingebauten erfindungsgemäßen Kohlenstaubbrenners mit vorgeschalteter Schneideinrichtung, Mahleinrichtung und pneumatischer Fördereinrichtung in schematischer Darstellung,

Fig. 2 einen Teilschnitt längs der Linie II-II in der Fig. 1/

Fig. 3 einen Teilschnitt durch ein Kernluftrohr analog Fig. 2 einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 4 einen Teilschnitt vergleichbar Fig. 2 durch eine weitere Ausführungsform,

Fig. 5 einen Teilschnitt entsprechend Fig. 2 durch eine dritte Ausführungsform,

Fig. 6 Teilschnitt und Vorderansicht einer ersten Ausführungsform der Kunststoffverbrennungslanze,

Fig. 7 eine Darstellung vergleichbar Fig. 6, bei der der Kunststoff am Austritt der Kunststoffverbrennungslanze kegelig ausgelenkt wird und

Fig. 8 eine Darstellung vergleichbar Fig. 6, bei der der Kunststoff am Austritt der Lanze einseitig abgelenkt wird.

Gemäß Fig. 1 wird der Kunststoff K einer Schneideinrichtung 1 und von dort einer vorzugsweise als Turbulenzmahleinrichtung ausgestatteten Mahleinrichtung 2 zugeführt. Über eine pneumatische und mit Luft L beaufschlagte Fördereinrichtung 3 wird der ermahlene Kunststoff direkt gemäß Fig. 1 und 2 vier Kunststoffverbrennungslanzen 4 zugeführt, die in einem Kernluftrohr 5 eines Kohlenstaubbrenners 6 konzentrisch zur Rohrachse in gleichmäßiger Umfangsverteilung angeordnet sind. Zentral zum Kernluftrohr 5 ist eine Öllanze 7 mit Flammenhalter 8 angeordnet. Konzentrisch zum Kernluftrohr 5 und mit Überstand zu demselben ist ein Staubluftrohr 9 vorgesehen. Aus dem Ringquerschnitt zwischen Kernluftrohr 5 und dem Staubluftrohr 9 tritt bei Betrieb des Brenners ein Kohlenstaub-Luft-Gemisch aus, wie dies durch die Punktierung in der Fig. 1 schematisch dargestellt ist. Dem Austritt des Kohlenstaub-Luft-Gemisches ist, wie in der Fig. 1 schematisch dargestellt, eine Zündzone 10 zuzuordnen, die sich an der Flammenwurzel, vorzugsweise innerhalb der Brennermuffel 11 des in eine Feuerraumwand 12 eingebauten Brenners ausbildetet.

Konzentrisch zum Staubluftrohr 9 ist ein Mantelluftrohr 13 wiederum mit Überstand angeordnet, aus dem Mantelluft austritt. Um die Zufuhr von Mantelluft besser regeln zu können, ist es möglich, daß nicht nur ein Mantelluftquerschnitt, sondern durch Anordnung eines weiteren Mantelluftrohres mindestens zwei Mantelluftquerschnitte vorgesehen sind. Im Feuerraum bildet sich die Brennerflamme 14 aus, die in der Fig. 1 nicht in voller Länge dargestellt ist. Weiter sind in der Fig. 1 die Staubluft-Luft-Luft- und Ölzufuhr nicht mit dargestellt, da sie bei Kohlenstaubbrennern bekannt sind.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind in dem Kernluftrohr 5 zunächst eine mittig angeordnete Kunststoffverbrennungslanze 15 und auf einem zur Kunststoffverbrennungslanze 15 konzentrischen Kreis vier Gaslanzen 16 angeordnet.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist wiederum mittig eine Öllanze 7 mit Flammenhalter 8 vorgesehen, um die in gleichmäßiger Verteilung drei Kunststoffverbrennungslanzen 4 und zwischengeschaltet drei Gaslanzen 16 angeordnet sind. Die Kunststoffverbrennungslanzen und die Gaslanzen müssen nicht unbedingt auf demselben konzentrischen Kreis liegen, sondern können auf unterschiedlichen Kreisen angeordnet sein.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist keine zentrale Lanze vorgesehen, sondern auf einem bzw. zwei konzentrischen Kreisen sind Kunststoffverbrennungslanzen und Gaslanzen 16 in erforderlicher Anzahl angeordnet.

In der Fig. 6 ist eine einfache Ausführungsform einer Kunststoffverbrennungslanze 4 bzw. 15 dargestellt. Die Kunststoffverbrennungslanze besteht aus einem inneren Mantel 4a und einem äußeren Mantel 4b, die am Austrittsende der Lanze durch ein Ringblech 4c geschlossen sind. Im Inneren der Doppelrohrlanze ist ein im vorgegebenen Abstand vom Ringblech 4c endendes Führungshemd 4d angeordnet. Das Kühlwasser W tritt längs der Innenwandung 4a ein und wird durch das Ringblech 4c in längs der Außenwandung 4b umgelenkt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 erfolgt im Bereich des Austrittsendes eine Abschrägung 4e und im Austritt ist über Halter 17 ein Ausrichtkegel 18 angeordnet, so daß die Auslenkung des Kunststoffes, der aus der Lanze austritt, besonders ausgerichtet ist. Diese Ausgestaltung eignet sich insbesondere für die Ausführungsform gemäß Fig. 3, um den

Austritt des Kunststoffes aus der Kunststofflanze 15 in die Zündzone 10 zu verbessern.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 ist im Austritt ein einseitig wirkender Ausrichteinbau 19 vorgesehen, der zu einer einseitigen Auslenkung führt. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere bei Anordnung mehrerer Kunststoffverbrennungslanzen, die mit Abstand von einer mittigen Zusatzbrennstofflanze bzw. von der Achse des Kernluftrohrs 5 angeordnet sind, wie dies in den Fig. 1 und 4 bzw. Fig. 5 der Fall ist. Auf diese Weise erfolgt wieder eine ausgerichtete Ablenkung des Kunststoffes in die Zündzone des Kohlenstaubbrenners.

In der Fig. 1 ist die pneumatische Fördereinrichtung 3 der Mahleinrichtung direkt nachgeschaltet (direkte Feuerung). Es ist auch möglich, den ermahlenen Kunststoff zwischenzuspeichern, z.B. in einer von der Feuerung entfernten Mahlanlage zu erzeugen und in ein der Feuerung vorgeschaltetes Speichersilo einzubringen und von dort abzuziehen (indirekte Feuerung).

(Hierzu 3 Blatt Zeichnungen)

Claims

L- & C. Steinmüller GmbH 07.09.1993 51641 Gummersbach Gm 9302 Ca-Hä-GB 1 Schutzansprüche

1. Kohlenstaubbrenner mit einem Kernluftquerschnitt, einem Staubluftquerschnitt und mindestens einem Mantelluftquerschnitt, sowie mit mindestens einer im Kernluftquerschnitt angeordneten und mit einem Zusatzbrennstoff betreibbaren Lanze, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der Zusatzbrennstofflanze (7; 16) mindestens eine gekühlte Lanze (4; 15) für das Einbringen von zu verbrennendem gemahlenem Kunststoff angeordnet ist.

2. Kohlenstaubbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gekühlte Lanze (4; 15) aus einem zumindest am Austrittsende der Lanze geschlossenen Doppelrohr (4a, 4b, 4c) mit einem innenliegenden Führungshemd (4d) für ein Kühlmedium (4) besteht.

3. Kohlenstaubbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Austrittsöffnung der gekühlten Lanze (4; 15) eine Einrichtung (18; 19) zur gezielten Ausrichtung des Austritts des Kunststoffes vorgesehen ist.

4. Kohlenstaubbrenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß in der Austrittsöffnung ein Ausrichtkegel (18) vorgesehen ist.

5. Kohlenstaubbrenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Deflektor (19) für einen einseitigen Austritt angeordnet ist.

6. Kohlenstaubbrenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Zusatzbrennstofflanze (7) zentral in dem Kernluftquerschnitt (5) angeordnet ist (Fig. 2).

7. Kohlenstaubbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kunststoffverbrennungslanzen (4) in gleichmäßiger Verteilung und im vorgegebenen Abstand von der Zusatzbrennstofflanze (7) angeordnet sind (Fig. 2; Fig. 4).

8. Kohlenstaubbrenner nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur zentralen Lanze (7) für einen Zusatzbrennstoff Lanzen (16) für einen weiteren Zusatzbrennstoff in gleichmäßiger Verteilung und im vorgegebenen Abstand von der zentralen Zusatzbrennstofflanze (7) angeordnet sind (Fig. 4).

9. Kohlenstaubbrenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Kunststoffverbrennungslanze (15) zentral in dem Kernluftquerschnitt (5) angeordnet ist (Fig. 3).

10. Kohlenstaubbrenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zusatzbrennstofflanzen (16) in

gleichmäßiger Verteilung und im vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet sind (Fig. 3, 4 und 5).

11. Kohlenstaubrenner nach mindestens einem der Ansprüche bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zusatzbrennstofflanzen (4) und mehrere Kunststoffverbrennungslanzen (16) im Kernluftquerschnitt außermittig angeordnet sind (Fig. 4; Fig. 5).

12. Kohlenstaubbrenner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzbrennstofflanzen und die Kunststoffverbrennungslanzen in gleichmäßiger Verteilung angeordnet sind.

13. Kohlenstaubbrenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12,

dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte kreisförmig bzw. kreisringförmig ausgebildet sind.

14. Kohlenstaubbrenner nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lanzen (4; 16) gleicher Bauart auf einem zur Achse des Kernluftquerschnitts (5) konzentrischen Kreis angeordnet sind (Fig. 2-5).

15. Anlage zur Verbrennung von Kunststoff mit einem Kohlenstaubbrenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14,

dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze (4; 15) zur Verbrennung von gemahlenem Kunststoff eingangsseitig über eine pneumatische Fördereinrichtung (3) direkt oder indirekt mit einer Mahleinrichtung (2), vorzugsweise einer Turbulenzmahleinrichtung, verbunden ist.

16. Anlage nach Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet, daß die Mahleinrichtung (2) eingangsseitig mit einer Schneideinrichtung (1) verbunden ist.