EP0839301A1 - Method of incinerating material - Google Patents

Method of incinerating material

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EP0839301A1
EP0839301A1 EP96926373A EP96926373A EP0839301A1 EP 0839301 A1 EP0839301 A1 EP 0839301A1 EP 96926373 A EP96926373 A EP 96926373A EP 96926373 A EP96926373 A EP 96926373A EP 0839301 A1 EP0839301 A1 EP 0839301A1
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EP
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air
zone
grate
area
combustion
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EP96926373A
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Albert Merz
Hubert Vogg
Roland Walter
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Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Original Assignee
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
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Publication of EP0839301B1 publication Critical patent/EP0839301B1/en
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    • F23L1/00—Passages or apertures for delivering primary air for combustion 
    • F23L1/02—Passages or apertures for delivering primary air for combustion  by discharging the air below the fire
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    • F23G5/002—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor characterised by their grates
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    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23G2203/101—Furnace arrangements with stepped or inclined grate

Definitions

  • the present invention relates to a method for combusting materials to be treated thermally, for example domestic waste according to the principle of direct current firing on a grate of an incineration plant with supply of primary air from below through the grate according to the preamble of claim 1, and a combustion system for exercising of the procedure.
  • residual waste is burned as waste with a relatively large amount of excess air. Theoretically, a little more than 3 Nm 3 of air is required per kg of fuel with a calorific value of approx. 8 MJ / kg. In fact, 6 Nm 3 was used until recently. To date, the specific air consumption figure has been reduced to approx. 5 Nm 3 .
  • the object of the present invention is to provide a method which, by means of purely firebox-side measures, enables the NO x components in the exhaust gas of the system to be reduced.
  • the invention is based on the knowledge that this can be achieved by reducing the temperatures in the range below 900 ° C. at the end of the combustion chamber in the outflowing flue gas. This task is new.
  • the present invention proposes the method steps in a method according to the preamble before, which are specified in the characterizing part of claim 1.
  • the zone-by-zone temperature reduction not only a reduction in the specific amount of combustion air but also a flue gas-side temperature of considerably below 900 ° C can be achieved and thus subsequent thermal NO x formation can be prevented in a particularly advantageous manner .
  • a secondary air addition for post-combustion, which would increase the flue gas temperatures, is not necessary. It is essential that the invention specifies a controlled temperature field or profile that must be generated in the combustion chamber.
  • the exhaust gas is guided through the zones in precisely defined temperature ranges by the addition of air into the co-current with the movement of solids on the grate, redirected upwards and back again. Due to the forced guidance of the hot combustion gases, the internals assume the temperature of the gases and additionally act as infrared emitters, similar to the hot gas body located above the drying zone in a countercurrent combustion.
  • the fire situation in the DC configuration here is identical to that of countercurrent firing without any further measures.
  • the system therefore combines the favorable properties of both combustion processes in a particularly advantageous manner.
  • FIGS. 1 to 4 It shows 1 shows a schematic section through a waste incineration plant
  • FIG. 2 shows an enlarged section of the combustion chamber area of FIG
  • FIG. 4 shows a schematic section through the side wall at the level of primary region I of FIGS. 1 and 2.
  • waste is burned on a grate 1 according to the principle of direct current firing.
  • the primary air is supplied to the grate from below underwind zones a to d.
  • the hot exhaust gas or flue gas 2a-2e is released by means of later-described heat-conducting and - storing internals 3, 4 arranged above the grate 1, which can have approximately the same length as the combustion zone 5 of the primary region I, in cocurrent with the movement of solids the grate 1 positively guided over this in the combustion direction 6.
  • the combustion takes place in successively defined zones in their temperatures, which will be described in more detail later with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the hot exhaust gas in the area of the grate end 7 is directed upward around the end of the internals 4 and above the internals 3 in the secondary region II in the opposite direction 2d, 2e over the grate 1, in the embodiment of the system shown in FIG. 1 up to its initial area 8, again forcibly returned.
  • the heat transferred to the internals 3, 4 by this gas recirculation can be radiated again from these internals 3, 4 over their entire length in the direction of the grate 1 onto the combustion material and can thus be used.
  • a shorter one Transmission length over only part of the internals is also possible by moving the outflow opening 12.
  • the central element of an exemplary waste incineration plant in which the method is carried out is the combustion chamber 10 consisting of the primary area I and the secondary area II, which is closed off at the top by a heat-insulating wall 9 and which is shown enlarged in FIG.
  • the details shown in FIG. 2 correspond to those in FIG. 1, with the same elements having the same position numbers as in FIG. 1, even if these are not shown separately.
  • primary area I is the firing grate 1, above which the entire combustion zone 5, consisting of individual zones, is also shown in FIG. 2.
  • the combustion of the firing material 11 into the initial area 8 of the grate 1 brought in garbage takes place according to the principle of direct current combustion, whereby the combustible material moves in the direction of combustion 6 or with the combustion up to the ash discharge 14.
  • the resulting smoke or exhaust gas 2 flows in the direction of the arrows 2a to 2e in the secondary region II from the combustion zone 5 to the outflow opening 12 into the flue gas duct 13.
  • the outflow opening 12 is in the system form shown by way of example in FIG Combustion direction 6 seen - approximately above the beginning of the combustion zone 5 on the grate 1 in the upper wall 9 of the combustion chamber 10 behind the secondary area II and leads through this into the flue gas flue 13 above it.
  • the outflow opening to the flue gas flue can also - against the combustion direction seen - be located further forward in secondary area II.
  • a heat-conducting and -saving intermediate wall of approximately the same length as the combustion zone 5 which consists of individual ceramic plates 3 and 4 lying one behind the other, which are attached to the side - tenwanden 17 of the combustion chamber 10 attached ledges 15 are placed and which separates the primary area I from the secondary area II.
  • the last ceramic plate 4, as seen in the direction of combustion 6, is inclined towards the grate 1.
  • the intermediate wall 3, 4 sits tightly between the side walls 17 and the front wall 16 of the combustion chamber 10 and, viewed in the direction of combustion 6, extends up to approximately the area of the grate end 7 or the combustion zone 5.
  • the lower part of the side walls 17, which is assigned to primary area I or combustion zone 5, is designated by 18.
  • the deflection area 2c for the deflection of the flue gases 2a, 2b in the opposite direction 2d and 2e via the intermediate wall 3, 4 to the outflow opening 12.
  • the secondary area II. B from an Al oxide ceramic and have a thickness of 25 to 35 mm with a grate width of 80 cm. They have a high heat transfer coefficient in order to ensure good heat transfer through them from the exhaust gas area 2d, 2e and then further by means of heat radiation back into the combustion zone 5.
  • the combustion takes place in primary area I in four successive zones A, B, C and D, which are each located approximately above the corresponding underwind zones a, b, c and d, as shown in FIG.
  • the temperatures in the individual zones A, B, C and D are driven or set according to the method in a very special way, as shown in the curve in FIG. 3:
  • the drying and pyrolysis zone of the fuel in the primary region I to an average temperature in the range of below 900 ° C.
  • a precisely controlled average temperature in the range of a maximum of 1000 ° C, which is higher than that in zone A.
  • a third zone C the burnout zone of the fuel, is then used to lower the mean temperature in the range from 950 ° C. to below 900 ° C., which is lower than that of the second zone B, while thereafter
  • a fourth zone D the sintering zone, even lower temperatures of below 900 ° C. to below 700 ° C.
  • the desired temperature profiles are achieved in that the primary air is fed zone by zone from the underwind zones a, b, c, and d through the grate, the air quantities for zones A and B being metered in such a way that a substoichiometric Ver ⁇ in the material bed burning takes place.
  • Due to the primary acid In this area material deficiency during combustion releases considerable quantities of CO in the order of 100 g / Nm 3 from the material bed, which in turn have a reducing effect on N0 X which has already formed, as a result of which elemental nitrogen is formed.
  • a large number of radical reactions can occur, which in turn can influence the NO x reduction.
  • the substoichiometric fire control can be carried out either by increasing the fuel addition or by throttling the amount of air from the underwind zones.
  • the side wall or walls of the combustion chamber predominantly or only in the area of zones A and B of the combustion chamber 10 below the internals 3 and 4, i.e. in the combustion chamber above the grate 1, additional air, the so-called curtain air 20 of lower or approximately the same temperature as compared to the combustion chamber temperature, is added to the combustion chamber.
  • This additional air thus forms an air curtain in the wall area.
  • the fog air supports the gas phase reaction in zones A and B. It is important that in the area above the internals 3 and 4, in the secondary area II i.e. no further secondary air is added after the fourth zone D.
  • FIG. 4 a section through a side wall of the system at the level of the furnace 10 is shown in FIG. 4.
  • a cooling air duct 19 runs in the side wall 17, through which cooling air 22 is guided to the combustion direction 6 by means of fans, no longer shown, for cooling the side walls with a certain cooling air overpressure in direct current.
  • This side wall 17 is air-permeable in the partial area 18 located between the primary area I and the channel 19 in the sub-area 18, so that veil air 20 can escape from the channel 19 into the primary area I.
  • the air permeability can be achieved through porosities, small channels or other passages 21.
  • the portion 18 of the side wall 17 with the Porosity or the openings is preferably or predominantly only in the area of zones A and B.
  • the fog air 20 can be metered as desired.
  • the temperature of the curtain air is determined by its heating up in the wall.
  • the primary area I is bounded at the bottom by the grate 1, at the top by the ceramic plate internals 3 and 4, and on the sides by the lower side walls 18 in the form of the firebox lining.
  • This side wall 18 in the primary area I has, as already described, a defined air permeability for the passage of the air 20 in whole or in part.
  • the air permeability can be achieved by a uniform, certain and adjustable air passage rate of the wall itself or of individual wall parts. This is particularly favorable in the case mentioned, in which the veil air 20 is taken from the cooling air 22 cooling the side wall 17 from the outside, but the veil air 20 can also be supplied from other sources through one or more openings in the wall.
  • the temperature curves of the new method are graphically represented in the lower part over the individual zones and in the upper part further characteristic values of the combustion. These are measured values from a test that was carried out in a waste incineration plant.
  • the curves with the round measuring points show the temperature profile in the primary area I, ie in zones A, B, C and D at the measuring points T70 to T75, the curves with the square points at the measuring points T105 to T107 in the exhaust gas flue.
  • the full points show the temperature profile without the addition of the fog air 20, the hollow points show the profile desired with the addition of the fog air 20 in the process according to the invention. It clearly shows that the required temperature reduction the rear zones C and D is reached. Doing this
  • Volume ratios of about 1/5 (about ie 14-17% haze air proportion of the total air) to 1/6 of fog air to primary air DERS been shown in the illustrated combustion temperatures and curtain air temperatures of about 500 ° C to 750 ⁇ C as beson ⁇ low.
  • zones A, B, C and D of primary area I as already described above, all processes such as drying, degassing, gasification, sintering reactions and gas phase reactions take place above the material bed.
  • a usual gradation of the primary air addition from the underwind zones a, b, c and d in the tests according to FIG. 3 is at a fuel throughput of approximately 170 kg / h: 100 Nm 3 / h in zones A and D and each 200 Nm 3 / h in zones B and C.
  • the aforementioned Schleier ⁇ air of 100-120 Nm 3 / h is now passed through the combustion chamber longitudinally limiting side wall 18 mainly fed to zones A and B. Due to the way of guiding through the hot walls, the veil air enters the primary room I at the desired temperatures of 500 ° C. to 750 ° C., the temperature in this area being specifiable by air-side measures.
  • the secondary room II directly adjoins the primary room I. As already stated, no further combustion air is fed into this secondary space II. For the chemical reactions taking place there, e.g. B. the remaining CO conversion, the oxygen offered by primary and fog air is sufficient.
  • systems according to the prior art which operate in medium and countercurrent operation, generally have high NO x values in the range from 200 to over 400 mg / Nm 3 .

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Abstract

In a method of incinerating waste material in a parallel flow process wherein hot exhaust gases are conducted above a combustion chamber grate in the same direction as the material is moved on the grate, different temperatures zones are maintained to which air is admitted from the bottom through the grate such that a temperature of less than 900 DEG C. is maintained in a first zone which is a drying zone, a temperature of about 1000 DEG C. is maintained in a second zone which is an evaporization and vaporizing zone, a temperature of about 900 DEG C. is maintained to in a third zone, which is the final combustion zone and a temperature less than 900 DEG C. is maintained in a fourth zone which is a sintering zone. Additional air is supplied to the combustion zones 1 through the side walls of the combustion chamber. A dividing wall is disposed above the grate over which the hot combustion gases are conducted to a discharge opening so that heat is transferred to the dividing wall for radiation back onto the waste material on the grate.

Description

Verfahren zur Verbrennung von thermisch zu behandelnden StoffenProcess for the combustion of materials to be thermally treated
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbren¬ nung von thermisch zu behandelnden Stoffen, z.B von Hausmüll nach dem Prinzip der Gleichstromfeuerung auf einem Rost einer Verbrennungsanlage mit Zuführung von Primärluft von unten durch den Rost nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, sowie eine Verbrennungsanlage zur Ausübung des Verfahrens.The present invention relates to a method for combusting materials to be treated thermally, for example domestic waste according to the principle of direct current firing on a grate of an incineration plant with supply of primary air from below through the grate according to the preamble of claim 1, and a combustion system for exercising of the procedure.
Die thermische Behandlung von Restmüll stellt im Rahmen inte¬ grierter Abfallwirtschaftskonzepte einen unverzichtbaren Eck¬ pfeiler dar. Nach wie vor wird jedoch z. B. Restmüll als Ab¬ fall mit einer relativ großen Menge Überschußluft verbrannt. Theoretisch werden pro kg Brennstoff mit einem Heizwert von ca. 8 MJ/kg etwas mehr als 3 Nm3 Luft benötigt. Tatsächlich wurde bis vor kurzem noch 6 Nm3 eingesetzt. Bis heute konnte die spezifische Luftverbrauchszahl auf ca. 5 Nm3 reduziert werden.The thermal treatment of residual waste is an indispensable cornerstone in the context of integrated waste management concepts. B. residual waste is burned as waste with a relatively large amount of excess air. Theoretically, a little more than 3 Nm 3 of air is required per kg of fuel with a calorific value of approx. 8 MJ / kg. In fact, 6 Nm 3 was used until recently. To date, the specific air consumption figure has been reduced to approx. 5 Nm 3 .
Kostenoptimierte Abfallverbrennungsanlagen zu entwickeln steht als Hindernis entgegen, daß es bis heute nicht gelungen ist, primärseitig der Bildung von NOx in einem Ausmaß entgegenzu¬ wirken, daß die nachfolgende, heute allgemein angewandte Rauchgasreinigungstechnik im Abgasstrang auf DeNOX-Maßnahmen verzichten kann. Obwohl für die Abfallverbrennung ein Grenz¬ wert von 200 mg NOx/Nm3 existiert, wird von der Öffentlich¬ keit, vor allem wegen der Ozonproblematik weniger als der halbe Grenzwert erwartet. Damit ist als Entwicklungsziel für primärseitige NOx-Minderungsmaßnahmen 100 mg NOx/Nm3 vorzuge¬ ben.The development of cost-optimized waste incineration plants is an obstacle to the fact that it has so far not been possible to counteract the formation of NO x on the primary side to such an extent that the subsequent flue gas cleaning technology used today in the exhaust system can do without DeNOX measures. Although there is a limit value of 200 mg NO x / Nm 3 for waste incineration, less than half the limit value is expected from the public, primarily because of the ozone problem. 100 mg NO x / Nm 3 is thus to be specified as the development goal for NO x reduction measures on the primary side.
Aus der US-PS 3 808 986 sind ein Verfahren zur Verbrennung von Abfall und eine Anlage dazu bekannt. Zweck und Konzeption die-From US Pat. No. 3,808,986 a method for the incineration of waste and an installation therefor are known. Purpose and conception
ORIGINALUNTERLAGEN ser Anlage zielen darauf, die Verbrennungstemperaturen zu er¬ höhen, um eine Mengenreduzierung der sonst nicht brennbaren Anteile zu erreichen. Dies führt jedoch zu Abgastemperaturen im Bereich von weit über 1000°c und damit zu einer starken NOx-Bildung im Abgas, einer aufgrund der ständig verschärften Abgasvorschriften nicht mehr tolerablen Maßnahme. Weitere An¬ lagen nach dem Stand der Technik, die im Mittel- und Gegen- strombetrieb arbeiten, weisen generell hohe NOx-Werte im Be¬ reich von 200 bis über 400 mg/Nm3 auf.ORIGINAL DOCUMENTS This system aims to increase the combustion temperatures in order to reduce the amount of the otherwise non-combustible components. However, this leads to exhaust gas temperatures in the range of well over 1000 ° C and thus to a strong NO x formation in the exhaust gas, a measure that is no longer tolerable due to the constantly tightened exhaust gas regulations. Other systems according to the prior art, which operate in medium and countercurrent mode, generally have high NO x values in the range from 200 to over 400 mg / Nm 3 .
Aus der DE 42 19 231 Cl und aus Thome-Kozmiensky: Thermische Abfallbehandlung, Berlin, EF-Verlag für Energie- und Umwelttechnik, 1994, s.160 bis 163, sind ein weiteres Verbrennungsverfahren nach dem Gleichstromprinzip für Abfall und eine Anlage dafür bekannt. Bei diesem Verfahren, bei dem Sekundärluft oder Rauchgas von oben in den Feuerraum geblasen wird, entsteht ein Temperaturprofil in der Feuerungszone über dem Rost, das stetig steigende Rauchgastemperaturen von 700°C am Rostanfang bis 1300°C am Ende der Feuerungszone vor dem Rauchgaszug hinter der Feueraumgeometrie aufweist. Dies führt ebenfalls zu den vorstehend genannten unerwünschten hohen N0X- Werten, eine Erkenntnis, die jedoch hier, wie auch in der vor¬ stehenden Literaturstelle, nicht gemacht wurde und zu deren Beseitigung daher auch keine Maßnahmen getröffen wurden.From DE 42 19 231 Cl and from Thome-Kozmiensky: Thermal waste treatment, Berlin, EF-Verlag für Energie- und Umwelttechnik, 1994, pp. 160 to 163, a further combustion process according to the direct current principle for waste and a plant for it are known. This process, in which secondary air or flue gas is blown into the combustion chamber from above, creates a temperature profile in the firing zone above the grate, which continuously increases flue gas temperatures from 700 ° C at the beginning of the grate to 1300 ° C at the end of the firing zone before the flue gas flue behind Combustion chamber geometry. This also leads to the aforementioned unwanted high N0 X - values, a finding that was, however, not made here and in the vor¬ standing reference and therefore no measures were getröffen to eliminate them.
Demgegenüber stellt sich nun bei der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, welches durch rein feuerraumseitige Maßnahmen ermöglicht, eine Verminderung der NOx-Anteile im Abgas der Anlage zu erreichen. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß dies durch eine Ver¬ minderung der Temperaturen in Bereiche unter 900° C am Ende des Feuerraumes im abströmenden Rauchgas erreicht werden kann. Diese Aufgabenstellung ist neu.In contrast, the object of the present invention is to provide a method which, by means of purely firebox-side measures, enables the NO x components in the exhaust gas of the system to be reduced. The invention is based on the knowledge that this can be achieved by reducing the temperatures in the range below 900 ° C. at the end of the combustion chamber in the outflowing flue gas. This task is new.
Zur Lösung der Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff die Verfahrenschritte vor, die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegeben sind.To achieve the object, the present invention proposes the method steps in a method according to the preamble before, which are specified in the characterizing part of claim 1.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sowie die Lösung der Aufgabe bezüglich einer Verbrennungsanlage für das Verfah¬ ren sind in den Merkmalen der Unteransprüche angeführt.Further advantageous features of the invention as well as the solution to the problem with regard to an incineration plant for the method are set out in the features of the subclaims.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann nun durch rein feuerraumseitige Maßnahmen, die zonenweise erfolgende Temperaturabsenkung, nicht nur eine Verminderung der spezifischen Verbrennungsluftmenge sondern auch eine rauchgasseitige Temperatur von erheblich unter 900° C erzielt und damit eine nachträgliche thermische NOx-Bildung auf besonders vorteilhafte Weise verhindert werden. Eine Sekundärluftzugabe zur Nachverbrennung, welche die Rauchgastemperaturen erhöhen würde, entfällt. Wesentlich ist, daß die Erfindung ein kontrolliertes Temperaturfeld bzw. - profil angibt, das im Brennraum erzeugt werden muß.With the method according to the invention, by means of purely firebox-side measures, the zone-by-zone temperature reduction, not only a reduction in the specific amount of combustion air but also a flue gas-side temperature of considerably below 900 ° C can be achieved and thus subsequent thermal NO x formation can be prevented in a particularly advantageous manner . A secondary air addition for post-combustion, which would increase the flue gas temperatures, is not necessary. It is essential that the invention specifies a controlled temperature field or profile that must be generated in the combustion chamber.
Das Abgas wird dabei mit Hilfe der speziellen Einbauten im Feuerraum in genau definierten Temperaturbereichen durch die Schleierluftzugabe im Gleichstrom mit der Feststoffbewegung auf dem Rost durch die Zonen geführt, nach oben um- und darüber wieder zurückgelenkt. Durch die Zwangsführung der heißen Verbrennungsgase nehmen die Einbauten die Temperatur der Gase an und wirken zusätzlich als Infrarotstrahler ähnlich wie der sich bei einer Gegenstromverbrennung über der Trock¬ nungszone befindliche, heiße Gaskörper. Die Feuerlage ist bei der hier vorliegenden Gleichstromkonfiguration ohne weitere Maßnahmen identisch zu der der Gegenstromfeuerung. Die Anlage verbindet daher neben den bereits erwähnten Verbesserungen hinsichtlich der Abgaszusammensetzung noch in besonders vorteilhafter Weise die jeweils günstigen Eigenschaften beider Verbrennungsverfahren.With the help of the special fittings in the combustion chamber, the exhaust gas is guided through the zones in precisely defined temperature ranges by the addition of air into the co-current with the movement of solids on the grate, redirected upwards and back again. Due to the forced guidance of the hot combustion gases, the internals assume the temperature of the gases and additionally act as infrared emitters, similar to the hot gas body located above the drying zone in a countercurrent combustion. The fire situation in the DC configuration here is identical to that of countercurrent firing without any further measures. In addition to the already mentioned improvements with regard to the exhaust gas composition, the system therefore combines the favorable properties of both combustion processes in a particularly advantageous manner.
Einzelheiten des neuen Verfahrens werden im folgenden und an¬ hand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert: Es zeigen ie Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine Müllverbrennungsanlage,Details of the new method are explained in more detail below and with reference to FIGS. 1 to 4: It shows 1 shows a schematic section through a waste incineration plant,
ie Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt des Brennraumbereiches der Fig.l2 shows an enlarged section of the combustion chamber area of FIG
die Fig. 3 graphische Darstellungen der Temperaturverlaufe nach dem Verfahren und3 shows graphical representations of the temperature profiles according to the method and
die Fig. 4 einen schematischen Schnitt durch die Seitenwand in Höhe des Primärbereiches I der Fig. 1 und 2.4 shows a schematic section through the side wall at the level of primary region I of FIGS. 1 and 2.
In der in der Figur 1 schematisch als ein mögliches Ausfüh¬ rungsbeispiel für eine solche dargestellten Anlage wird auf einem Rost 1 Abfall nach dem Prinzip der Gleichstromfeuerung verbrannt. Die Primärluft wird dem Rost von unten aus den Unterwindzonen a bis d zugeführt. Das heiße Abgas oder Rauch¬ gas 2a - 2e wird mittels später beschriebener, oberhalb des Feuerungsrostes 1 angeordneter, wärmeleitender und - speichernder Einbauten 3, 4, die etwa gleiche Länge aufweisen können wie die Verbrennungszone 5 des Primärbereiches I, im Gleichstrom mit der Feststoffbewegung auf dem Rost 1 über diesem in Verbrennungsrichtung 6 zwangsgeführt. Die Ver¬ brennung erfolgt dabei in in ihren Temperaturen exakt de¬ finierten, aufeinanderfolgenden Zonen, die später anhand der Figuren 2 und 3 genauer beschrieben werden. Anschließend wird das heiße Abgas im Bereich des Rostendes 7 nach oben um das Ende der Einbauten 4 herum und oberhalb der Einbauten 3 in dem Sekundärbereich II in Gegenrichtung 2d, 2e über den Rost 1, bei der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Anlage etwa bis zu dessen Anfangsbereich 8, wieder zwangsweise zu¬ rückgeführt. Dadurch kann die durch diese Gasrückführung auf die Einbauten 3, 4 übertragene Wärme aus diesen Einbauten 3, 4 über ihre ganze Länge in Richtung Rost 1 auf das Verbrennungs¬ gut wieder abgestrahlt und damit genutzt werden. Eine kürzere Übertragungslänge über nur einen Teil der Einbauten ist durch eine Verlegung der Abströmöffnung 12 ebenfalls möglich.In the diagram shown schematically in FIG. 1 as a possible exemplary embodiment for such a system, waste is burned on a grate 1 according to the principle of direct current firing. The primary air is supplied to the grate from below underwind zones a to d. The hot exhaust gas or flue gas 2a-2e is released by means of later-described heat-conducting and - storing internals 3, 4 arranged above the grate 1, which can have approximately the same length as the combustion zone 5 of the primary region I, in cocurrent with the movement of solids the grate 1 positively guided over this in the combustion direction 6. The combustion takes place in successively defined zones in their temperatures, which will be described in more detail later with reference to FIGS. 2 and 3. Subsequently, the hot exhaust gas in the area of the grate end 7 is directed upward around the end of the internals 4 and above the internals 3 in the secondary region II in the opposite direction 2d, 2e over the grate 1, in the embodiment of the system shown in FIG. 1 up to its initial area 8, again forcibly returned. As a result, the heat transferred to the internals 3, 4 by this gas recirculation can be radiated again from these internals 3, 4 over their entire length in the direction of the grate 1 onto the combustion material and can thus be used. A shorter one Transmission length over only part of the internals is also possible by moving the outflow opening 12.
Zentrales Element einer beispielhaften Müllverbrennungsanlage, in der das Verfahren durchgeführt wird, ist der aus dem Primärbereich I und dem Sekundärbereich II bestehende Feuerungsraum 10, der nach oben durch eine wärmeisolierende Wand 9 abgeschlossen ist und der in der Fig.2 vergrößert dar¬ gestellt ist. Die in der Fig.2 dargestellten Details ent¬ sprechen denen der Fig.l, wobei gleiche Elemente die gleichen Positionsziffern wie in der Fig.l aufweisen sollen, auch wenn diese nicht extra eingezeichnet sind. Im unteren Teil des Feuerungsraumes, dem Primärbereich I, liegt der Feuerungsrost 1, über welchem sich die gesamte Verbrennungszone 5, bestehend aus Einzelzonen befindet, siehe auch die Fig. 2. Die Ver¬ brennung des über den Brennguteintrag 11 in den Anfangsbereich 8 des Rostes 1 eingebrachten Mülls erfolgt nach dem Prinzip der Gleichstromfeuerung, wobei das Brenngut in Verbren¬ nungsrichtung 6 bzw. mit der Verbrennung bis zum Ascheaustrag 14 wandert. Das entstehende Rauch- bzw. Abgas 2 strömt in Richtung der Pfeile 2a bis 2e im Sekundärbereich II von der Verbrennungszone 5 zur Abströmöffnung 12 in den Rauchgaszug 13. Die Abströmöffnung 12 liegt bei der in der Fig.l beispiel¬ haft dargestellten Anlagenform, - in Verbrennungsrichtung 6 gesehen -, etwa über dem Beginn der Verbrennungszone 5 auf dem Rost 1 in der oberen Wand 9 des Feuerungsraumes 10 hinter dem Sekundärbereich II und führt durch diese in den darüber liegenden Rauchgaszug 13. Die Abströmöffnung zum Rauchgaszug kann jedoch auch - gegen die Verbrennungsrichtung gesehen - im Sekundärbereich II weiter vorne gelegen sein.The central element of an exemplary waste incineration plant in which the method is carried out is the combustion chamber 10 consisting of the primary area I and the secondary area II, which is closed off at the top by a heat-insulating wall 9 and which is shown enlarged in FIG. The details shown in FIG. 2 correspond to those in FIG. 1, with the same elements having the same position numbers as in FIG. 1, even if these are not shown separately. In the lower part of the firing chamber, primary area I, is the firing grate 1, above which the entire combustion zone 5, consisting of individual zones, is also shown in FIG. 2. The combustion of the firing material 11 into the initial area 8 of the grate 1 brought in garbage takes place according to the principle of direct current combustion, whereby the combustible material moves in the direction of combustion 6 or with the combustion up to the ash discharge 14. The resulting smoke or exhaust gas 2 flows in the direction of the arrows 2a to 2e in the secondary region II from the combustion zone 5 to the outflow opening 12 into the flue gas duct 13. The outflow opening 12 is in the system form shown by way of example in FIG Combustion direction 6 seen - approximately above the beginning of the combustion zone 5 on the grate 1 in the upper wall 9 of the combustion chamber 10 behind the secondary area II and leads through this into the flue gas flue 13 above it. However, the outflow opening to the flue gas flue can also - against the combustion direction seen - be located further forward in secondary area II.
Als besondere Maßnahme ist oberhalb des Rostes 1 und unterhalb der oberen Wand 9 des Feuerungsraumes 10 eine wärmeleitende und -speichernde Zwischenwand etwa gleicher Länge wie die Ver¬ brennungszone 5 eingesetzt, die aus einzelnen hintereinander liegenden Keramikplatten 3 und 4 besteht, die auf an den Sei- tenwanden 17 des Feuerungsraumes 10 angebrachten Simsen 15 aufgelegt sind und die den Primärbereich I von dem Sekundärbe¬ reich II trennt. Dabei ist die letzte Keramikplatte 4, - in Verbrennungsrichtung 6 gesehen -, gegen den Rost 1 hin ge¬ neigt. Die Zwischenwand 3, 4 sitzt dicht zwischen den Seiten¬ wänden 17 und der Stirnwand 16 des Feuerungsraumes 10 und reicht, - in Verbrennungsrichtung 6 gesehen -, bis etwa in den Bereich des Rostendes 7 oder der Verbrennungszone 5. Der un¬ tere Teil der Seitenwände 17, der dem Primärbereich I bzw. der Verbrennungszone 5 zugeordnet ist, ist mit 18 bezeichnet.As a special measure, above the grate 1 and below the upper wall 9 of the combustion chamber 10, a heat-conducting and -saving intermediate wall of approximately the same length as the combustion zone 5 is used, which consists of individual ceramic plates 3 and 4 lying one behind the other, which are attached to the side - tenwanden 17 of the combustion chamber 10 attached ledges 15 are placed and which separates the primary area I from the secondary area II. The last ceramic plate 4, as seen in the direction of combustion 6, is inclined towards the grate 1. The intermediate wall 3, 4 sits tightly between the side walls 17 and the front wall 16 of the combustion chamber 10 and, viewed in the direction of combustion 6, extends up to approximately the area of the grate end 7 or the combustion zone 5. The lower part of the side walls 17, which is assigned to primary area I or combustion zone 5, is designated by 18.
Hinter der Zwischenwand 3, 4, liegt nun, - wieder in Verbren¬ nungsrichtung 6 gesehen -, der Umlenkbereich 2c für die Umlen¬ kung der Rauchgase 2a, 2b in die Gegenrichtung 2d und 2e über die Zwischenwand 3, 4 zu der Abströmöffnung 12. Über ihr, schon im Umlenkbereich 2c beginnend, der Sekundärbereich II. Die Platten 3,4 bestehen z. B. aus einer AI-Oxidkeramik und weisen bei einer Rostbreite von 80 cm eine Dicke von 25 bis 35 mm auf. Sie besitzen eine hohe Wärmedurchgangszahl, um einen guten Wärmedurchgang durch sie aus dem Abgasbereich 2d, 2e und dann weiter mittels Wärmestrahlung zurück in die Verbrennungs¬ zone 5 sicherzustellen.Behind the intermediate wall 3, 4, now - again seen in the direction of combustion 6 - is the deflection area 2c for the deflection of the flue gases 2a, 2b in the opposite direction 2d and 2e via the intermediate wall 3, 4 to the outflow opening 12. Above it, starting in the deflection area 2c, the secondary area II. B. from an Al oxide ceramic and have a thickness of 25 to 35 mm with a grate width of 80 cm. They have a high heat transfer coefficient in order to ensure good heat transfer through them from the exhaust gas area 2d, 2e and then further by means of heat radiation back into the combustion zone 5.
Bei dem vorliegenden Verfahren erfolgt die Verbrennung im Primärbereich I in vier aufeinanderfolgenden Zonen A, B, C und D, die jeweils etwa über den entsprechenden Unterwindzonen a, b, c und d gelegen sind, wie in der Fig.2 dargestellt. Dabei gibt es drei Mechanismen der NOx-Bildung:In the present method, the combustion takes place in primary area I in four successive zones A, B, C and D, which are each located approximately above the corresponding underwind zones a, b, c and d, as shown in FIG. There are three mechanisms for NO x formation:
1. Aus dem im Brennstoff enthaltenen Stickstoff, wobei in gängigem Müll etwa 1% chemisch gebundener Stickstoff enthalten ist.1. From the nitrogen contained in the fuel, whereby about 1% chemically bound nitrogen is contained in common waste.
2. findet eine prompte Nθx-Bildung statt, wobei der Stickstoff aus der Verbrennungsluft stammt. 3. Wird thermisches NOx wie unter 2. durch Stickstoff aus der2. Prompt Nθ x formation takes place, the nitrogen coming from the combustion air. 3. Is thermal NO x as under 2. by nitrogen from the
Luft im Abgaszug hinter dem Feuerungsraum bei höherenAir in the flue gas duct behind the combustion chamber at higher
Temperaturen unter Flammenbildung gebildet. Diese NOx-Temperatures formed under the formation of flames. This NO x -
Bildung steht im Vordergrund des hier vorliegendenEducation is at the forefront of what is here
Verfahrens, d.h. es wird mit ihm angestrebt, dort niedrigere Temperaturen zu erreichen.Process, i.e. the aim is to achieve lower temperatures there.
Dazu werden nun die Temperaturen in den einzelnen Zonen A, B, C und D nach dem Verfahren in ganz spezieller Weise gefahren bzw. eingestellt, wie in der Fig.3 im Kurvenverlauf gezeigt:For this purpose, the temperatures in the individual zones A, B, C and D are driven or set according to the method in a very special way, as shown in the curve in FIG. 3:
In einer ersten Zone A des Feuerungsraumes 10 über dem Rost 1, der Trocknungs- und Pyrolysezone des Brennstoffes im Primärbereich I, auf eine mittlere Temperatur im Bereich von unter 900°C.In a first zone A of the combustion chamber 10 above the grate 1, the drying and pyrolysis zone of the fuel in the primary region I, to an average temperature in the range of below 900 ° C.
In einer zweiten Zone B, der Entgasungs- und Vergasungszone des Brennstoffes, eine genau kontrollierte mittlere Temperatur im Bereich von maximal 1000°C, die höher ist als die in der Zone A.In a second zone B, the degassing and gasification zone of the fuel, a precisely controlled average temperature in the range of a maximum of 1000 ° C, which is higher than that in zone A.
- Als wichtiger Schritt wird danach in einer dritten Zone C, der Ausbrandzone des Brennstoffes, eine gegenüber der zweiten Zone B wieder niedrigere mittlere Temperatur im Bereich von 950°C bis unter 900°C gefahren, während danach- As an important step, a third zone C, the burnout zone of the fuel, is then used to lower the mean temperature in the range from 950 ° C. to below 900 ° C., which is lower than that of the second zone B, while thereafter
in einer vierten Zone D, der Sinterzone, noch niedrigere Temperatur von unter 900°C bis unter 700°C gefahren werden.in a fourth zone D, the sintering zone, even lower temperatures of below 900 ° C. to below 700 ° C.
Dies bedeutet fallende Temperaturen in Strömungsrichtung der Rauchgase über denm Gutbett. Die gewünschten Temperaturprofile werden dabei dadurch erzielt, daß die Primärluft zonenweise aus den Unterwindzonen a, b, c, und d durch den Rost zugeführt wird, wobei die Luftmengen für die Zonen A und B so dosiert werden, daß dort im Gutbett eine unterstöchiometrische Ver¬ brennung stattfindet. Durch den primärseitig bedingten Sauer- Stoffmangel bei der Verbrennung werden in diesem Bereich aus dem Gutbett erhebliche Mengen von CO in der Größenordnung von 100 g/Nm3 freigesetzt, die wiederum reduzierend auf bereits gebildetes N0X wirken, wodurch elementarer Stickstoff gebildet wird. Daneben können eine Vielzahl von Radikalreaktionen ab¬ laufen, die wiederum die NOx-Reduktion beeinflussen können. Die unterstöchiometrische Feuerführung kann wahlweise durch Erhöhung der Brennstoffzugabe oder durch Drosselung der Luft¬ menge aus den Unterwindzonen erfolgen.This means falling temperatures in the direction of flow of the flue gases over the bed. The desired temperature profiles are achieved in that the primary air is fed zone by zone from the underwind zones a, b, c, and d through the grate, the air quantities for zones A and B being metered in such a way that a substoichiometric Ver¬ in the material bed burning takes place. Due to the primary acid In this area, material deficiency during combustion releases considerable quantities of CO in the order of 100 g / Nm 3 from the material bed, which in turn have a reducing effect on N0 X which has already formed, as a result of which elemental nitrogen is formed. In addition, a large number of radical reactions can occur, which in turn can influence the NO x reduction. The substoichiometric fire control can be carried out either by increasing the fuel addition or by throttling the amount of air from the underwind zones.
Weiterhin wird durch die Seitenwand oder -wände des Brenn¬ raumes überwiegend oder nur in den Bereich der Zonen A und B des Feuerungsraumes 10 unterhalb der Einbauten 3 und 4, d.h. in den Brennraum über dem Rost 1 zusätzliche Luft die soge¬ nannte Schleierluft 20 niedrigerer oder etwa gleicher Tempera¬ tur gegenüber der Brennraumtemperatur in den Brennraum zuge¬ geben. Diese Zusatzluft bildet so einen Luftschleier im Wand¬ bereich. Die Schleierluft unterstützt die Gasphasenreaktion in den Zonen A und B. Wichtig ist dabei, daß im Bereich oberhalb der Einbauten 3 und 4, im Sekundärbereich II d.h. hinter der vierten Zone D keine weitere Sekundärluft mehr zugegeben wird.Furthermore, the side wall or walls of the combustion chamber predominantly or only in the area of zones A and B of the combustion chamber 10 below the internals 3 and 4, i.e. in the combustion chamber above the grate 1, additional air, the so-called curtain air 20 of lower or approximately the same temperature as compared to the combustion chamber temperature, is added to the combustion chamber. This additional air thus forms an air curtain in the wall area. The fog air supports the gas phase reaction in zones A and B. It is important that in the area above the internals 3 and 4, in the secondary area II i.e. no further secondary air is added after the fourth zone D.
Zur Erläuterung der Zugabe der Schleierluft 20 ist in der Fig. 4 ein Schnitt durch eine Seitenwand der Anlage in Höhe des Feuerungsraumes 10 dargestellt. In der Seitenwand 17 verläuft ein Kühluftkanal 19, durch welchen Kühlluft 22 mittels nicht mehr dagestellter Gebläse zur Kühlung der Seitenwände mit einem bestimmten Kühlluftüberdruck im Gleichstrom zur Ver¬ brennungsrichtung 6 geführt wird. Diese Seitenwand 17 ist in dem, neben dem Primärbereich I gelegenen Teilbereich 18 zwischen Primärbereich I und Kanal 19 luftdurchlässig ausge¬ bildet, so daß aus dem Kanal 19 Schleierluft 20 in den Primär¬ bereich I austreten kann. Die Luftdurchlässigkeit kann durch Porositäten, kleine Kanäle oder anderweitige Durchgänge 21 er¬ reicht werden. Der Teilbereich 18 der Seitenwand 17 mit der Porosität oder den Öffnungen liegt dabei vorzugsweise oder überwiegend nur im Bereich der Zonen A und B.To explain the addition of the veil air 20, a section through a side wall of the system at the level of the furnace 10 is shown in FIG. 4. A cooling air duct 19 runs in the side wall 17, through which cooling air 22 is guided to the combustion direction 6 by means of fans, no longer shown, for cooling the side walls with a certain cooling air overpressure in direct current. This side wall 17 is air-permeable in the partial area 18 located between the primary area I and the channel 19 in the sub-area 18, so that veil air 20 can escape from the channel 19 into the primary area I. The air permeability can be achieved through porosities, small channels or other passages 21. The portion 18 of the side wall 17 with the Porosity or the openings is preferably or predominantly only in the area of zones A and B.
Durch Vorgabe der Luftdurchlässigkeit und/oder Variieren des Kühlluftdruckes kann die Schleierluft 20 beliebig dosiert wer¬ den. Die Temperatur der Schleierluft bestimmt sich durch ihre Aufheizung in der Wand.By presetting the air permeability and / or varying the cooling air pressure, the fog air 20 can be metered as desired. The temperature of the curtain air is determined by its heating up in the wall.
Der Primärbereich I ist nach unten durch den Rost 1, nach oben durch die keramischen Platteneinbauten 3 und 4 begrenzt, nach den Seiten durch die unteren Seitenwände 18 in Form der Feuer¬ raumausmauerung. Diese Seitenwand 18 im Primärbereich I weist ganz oder teilweise, wie bereits beschrieben, eine definierte Luftdurchlässigkeit für den Durchtritt der Schleierluft 20 auf. Die Luftdurchlässigkeit kann durch eine gleichmäßige, be¬ stimmte und einstellbare Luftdurchlaßrate der Wand selbst oder einzelner Wandteile erreicht werden. Dies ist für den erwähn¬ ten Fall besonders günstig, bei dem die Schleierluft 20 der die Seitenwand 17 von außen kühlenden Kühlluft 22 entnommen wird, die Schleierluft 20 kann aber auch durch einzelne oder mehrere Öffnungen in der Wand aus anderen Quellen zugeführt werden.The primary area I is bounded at the bottom by the grate 1, at the top by the ceramic plate internals 3 and 4, and on the sides by the lower side walls 18 in the form of the firebox lining. This side wall 18 in the primary area I has, as already described, a defined air permeability for the passage of the air 20 in whole or in part. The air permeability can be achieved by a uniform, certain and adjustable air passage rate of the wall itself or of individual wall parts. This is particularly favorable in the case mentioned, in which the veil air 20 is taken from the cooling air 22 cooling the side wall 17 from the outside, but the veil air 20 can also be supplied from other sources through one or more openings in the wall.
In der Fig. 3 sind im unteren Teil die Temperaturverlaufe des neuen Verfahrens über den einzelnen Zonen grafisch dargestellt und im oberen Teil weitere Kennwerte der Verbrennung. Dabei handelt es sich um Meßwerte eines Versuches, der in einer Müllverbrennungsanlage durchgeführt wurde. Die Kurven mit den runden Meßpunkten zeigen dabei den Temperaturverlauf im Primärbereich I, d.h. in den Zonen A, B, C und D an den Me߬ stellen T70 bis T75, die Kurven mit den eckigen Punkten an den Meßstellen T105 bis T107 im Abgaszug. Die vollen Punkte zeigen dabei den Temperaturverlauf ohne Zugabe der Schleierluft 20, die hohlen Punkte den beim erfindungsgemäßen Verfahren ge¬ wünschten Verlauf mit Zugabe der Schleierluft 20. Es zeigt sich dabei deutlich, daß die geforderte Temperaturabsenkung der hinteren Zonen C und D erreicht wird. Dabei haben sichIn FIG. 3, the temperature curves of the new method are graphically represented in the lower part over the individual zones and in the upper part further characteristic values of the combustion. These are measured values from a test that was carried out in a waste incineration plant. The curves with the round measuring points show the temperature profile in the primary area I, ie in zones A, B, C and D at the measuring points T70 to T75, the curves with the square points at the measuring points T105 to T107 in the exhaust gas flue. The full points show the temperature profile without the addition of the fog air 20, the hollow points show the profile desired with the addition of the fog air 20 in the process according to the invention. It clearly shows that the required temperature reduction the rear zones C and D is reached. Doing this
Volumenverhältnisse von etwa 1/5 bis 1/6 von Schleierluft zu Primärluft (d. h. ungefähr 14 - 17 % Schleierluftanteil an der Gesamtluft) bei den gezeigten Verbrennungstemperaturen und Schleierlufttemperaturen von ca. 500° C bis 750βC als beson¬ ders günstig erwiesen.Volume ratios of about 1/5 (about ie 14-17% haze air proportion of the total air) to 1/6 of fog air to primary air DERS been shown in the illustrated combustion temperatures and curtain air temperatures of about 500 ° C to 750 β C as beson¬ low.
In den Zonen A, B, C und D des Primärbereiches I laufen wie vorstehend schon beschrieben, sämtliche Prozesse wie Trock¬ nung, Entgasung, Vergasung, Sinterreaktionen und Gaspha¬ senreaktionen oberhalb des Gutbettes ab. Eine übliche Stufung der Primärluftzugabe aus den Unterwindzonen a, b, c und d bei den Versuchen gemäß der Fig. 3 beträgt dabei bei einem Brenn¬ stoffdurchsatz von ungefähr 170 kg/h: je 100 Nm3/h in Zone A und D und je 200 Nm3/h in den Zonen B und C. Zur Unterstützung der Gasphasenreaktionen in den Zonen A und B über dem Gutbett auf dem Rost 1 wird nun dabei die bereits erwähnte Schleier¬ luft von 100-120 Nm3/h durch die den Feuerraum längs begren¬ zende Seitenwand 18 überwiegend den Zonen A und B zugeführt. Aufgrund der Führungsart durch die heissen Wände hindurch tritt die Schleierluft mit den erwünschten Temperaturen von 500° C bis 750° C in den Primärraum I ein, wobei die Tempera¬ tur in diesem Bereich durch luftseitige Maßnahmen vorgebbar ist.In zones A, B, C and D of primary area I, as already described above, all processes such as drying, degassing, gasification, sintering reactions and gas phase reactions take place above the material bed. A usual gradation of the primary air addition from the underwind zones a, b, c and d in the tests according to FIG. 3 is at a fuel throughput of approximately 170 kg / h: 100 Nm 3 / h in zones A and D and each 200 Nm 3 / h in zones B and C. To support the gas phase reactions in zones A and B above the material bed on the grate 1, the aforementioned Schleier¬ air of 100-120 Nm 3 / h is now passed through the combustion chamber longitudinally limiting side wall 18 mainly fed to zones A and B. Due to the way of guiding through the hot walls, the veil air enters the primary room I at the desired temperatures of 500 ° C. to 750 ° C., the temperature in this area being specifiable by air-side measures.
Der Sekundärraum II schließt sich unmittelbar an den Primär¬ raum I an. In diesen Sekundärraum II wird, wie bereits ausge¬ führt, keine weitere Verbrennungsluft mehr eingespeist. Für die dort ablaufenden chemischen Reaktionen, z. B. den rest¬ lichen CO-Umsatz, reicht der durch Primär- und Schleierluft angebotene Sauerstoff aus.The secondary room II directly adjoins the primary room I. As already stated, no further combustion air is fed into this secondary space II. For the chemical reactions taking place there, e.g. B. the remaining CO conversion, the oxygen offered by primary and fog air is sufficient.
Bei den Versuchen mit der beschriebenen Anlage im Gleichstrom, d. h. mit den Einbauten 3 und 4 wurde durch Zugabe von Primär¬ luft aus den vier Unterwindzonen a, b, c, und d des Rostes in Verbindung mit der Zugabe von Schleierluft 20 aus der Seiten- wandkühlung eine vollständige Verbrennung mit CO-Werten < 5 mg/Nm3 realisiert. Durch die besondere Luftzugabe in die Zonen A, B, C und D kann dort auf die Temperaturverteilung im Gas¬ kanal gezielt Einfluß genommen werden. Wenn brennraumseitig nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgegangen wird, ergeben sich abwärts der Strömung die gewünschten Temperaturen über lange Wegstrecken von 870 bis 930°C, die neben der NOx-Minde- rung im Abgaszug noch zusätzlich für einen sehr guten Ausbrand des Abgases verantwortlich sind.In the experiments with the described system in direct current, ie with the internals 3 and 4, by adding primary air from the four underwind zones a, b, c, and d of the grate in connection with the addition of fog air 20 from the side wall cooling realizes a complete combustion with CO values <5 mg / Nm 3 . The special addition of air to zones A, B, C and D allows the temperature distribution in the gas duct to be influenced in a targeted manner. If the process according to the invention is used on the combustion chamber side, the desired temperatures over long distances of 870 to 930 ° C. result down the flow, which in addition to the NO x reduction in the exhaust gas flue are also responsible for a very good burnout of the exhaust gas.
Versuche zeigten dabei die folgenden Ergebnisse, die im oberen Teil, der Tabelle der Fig.3 angeführt sind:Experiments showed the following results, which are listed in the upper part of the table in FIG. 3:
Verbrennung ohne Schleierluft: ca.170 mg/Nm3 NOx im Abgaszug,Combustion without veil air: approx. 170 mg / Nm 3 NO x in the flue gas duct,
(Temperaturverlauf volle Punkte) Verbrennung mit Schleierluft: ca.55 mg/Nm3 NOx im Abgaszug,(Temperature curve full points) Combustion with veil air: approx. 55 mg / Nm 3 NO x in the flue gas duct,
(Temperaturverlauf hohle Punkte) ,(Temperature curve hollow points),
bei einem Massenstrom mßr von 171 kg/h und Sauerstoffzugaben von 9.0 bzw. 10,8 % und jeweils ohne abgasseitige Entstickung- maßnahmen. Wie bereits ausgeführt, weisen Anlagen nach dem Stand der Technik, die im Mittel- und Gegenstrombetrieb arbeiten, generell hohe NOx-Werte im Bereich von 200 bis über 400 mg/Nm3 auf.at a mass flow rate of 171 kg / h and oxygen additions of 9.0 or 10.8% and each without exhaust gas denitrification measures. As already explained, systems according to the prior art, which operate in medium and countercurrent operation, generally have high NO x values in the range from 200 to over 400 mg / Nm 3 .
Es konnte somit gezeigt werden, daß mit dem neuen Verfahren durch rein brennraumseitige Maßnahmen zu erwartende Emissions¬ grenzwerte von möglicherweise erheblich unter 200 mg/Nm3 NOx ohne weitere Entstickung im Abgasstrang weit unterboten werden können. Bezugszeicheniiste :It was thus possible to show that the new method allows emission limit values of possibly considerably less than 200 mg / Nm 3 NO x to be expected by measures purely on the combustion chamber side, without further denitrification in the exhaust system. Reference symbol list:
I PrimärbereichI primary area
II SekundärbereichII secondary area
a - d Unterwindzonena - d underwind zones
1 Vorschubrost1 moving grate
2 Abgas (2a - 2e Strömungspfeile)2 exhaust gas (2a - 2e flow arrows)
3 Platten3 plates
4 geneigte Platte4 inclined plate
5 Verbrennungszone5 combustion zone
A Trocknung- und Pyrolysezone B Entgasungs- und Vergasungszone C Ausbrandzone D SinterzoneA drying and pyrolysis zone B degassing and gasification zone C burnout zone D sintering zone
6 Verbrennungsrichtung6 Direction of combustion
7 Rostende7 rust end
8 Anfangsbereich8 initial area
9 obere Wand9 top wall
10 Feuerungsraum10 combustion chamber
11 Brennguteintrag11 Firing material entry
12 Abströmöffnung12 discharge opening
13 Rauchgaszug13 flue gas flue
14 Ascheaustrag14 ash discharge
15 Simse15 ledges
16 Stirnwand16 end wall
17 Seitenwände17 side walls
18 Seitenwand Primärbereich18 side wall primary area
19 Kühlluftkanal19 cooling air duct
20 Schleierluft20 fog air
21 Porosität oder Kanäle21 porosity or channels
22 Kühlluft22 cooling air
T70 - T75 Temperaturmeßstellen im Brennraumbereich T105 - 107 Temperaturmeßstellen im Abgaszug T70 - T75 temperature measuring points in the combustion chamber area T105 - 107 temperature measuring points in the flue gas duct

Claims

Patentansprüche:Claims:
l. Verfahren zur Verbrennung von thermisch zu behandelnden Stoffen, z.B. von Hausmüll nach dem Prinzip der Gleich¬ stromfeuerung auf dem Rost einer Verbrennungsanlage mit Zuführung von Primärluft von unten durch den Rost, bei wel¬ chem das heiße Abgas mittels oberhalb des Feuerungsrostes angeordneter Einbauten im Primärbereich I über einen Teil der Rostlänge mit der Feststoffbewegung auf dem Rost über diesem in Verbrennungsrichtung zwangsgeführt, anschließend im Bereich des Rostendes nach oben um das Ende der Einbauten herum und oberhalb der Einbauten im Sekundärbereich II abgeleitet oder mindestens teilweise über den Einbauten in Gegenrichtung wieder zurückgeführt und dann abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet. daßl. Process for the combustion of materials to be thermally treated, e.g. of domestic waste according to the principle of direct current firing on the grate of an incinerator with primary air being supplied from below through the grate, in which the hot exhaust gas by means of internals arranged above the grate in primary area I over part of the grate length with the movement of solids on the Grate is guided over this in the direction of combustion, then in the area of the grate end upwards around the end of the internals and above the internals in the secondary area II or at least partially returned via the internals in the opposite direction and then diverted, characterized. that
-in einer ersten Zone (A) des Feuerungsraumes (10) über dem Rost (1) , der Trocknungs- und Pyrolysezone im Primär¬ bereich I, eine mittlere Temperatur im Bereich von unter 900°C,in a first zone (A) of the combustion chamber (10) above the grate (1), the drying and pyrolysis zone in primary area I, an average temperature in the range below 900 ° C,
-in einer zweiten Zone (B) , der Entgasungs- und Vergasungs¬ zone, eine mittlere Temperatur im Bereich von etwa 1000°C,in a second zone (B), the degassing and gasification zone, an average temperature in the range of approximately 1000 ° C.,
-in einer dritten Zone (C) , der Ausbrandzone, eine gegen¬ über der zweiten Zone (B) wieder niedrigere mittlere Temperatur im Bereich von 950°C bis unter 900°C undin a third zone (C), the burnout zone, an average temperature in the range from 950 ° C. to below 900 ° C. and lower than that of the second zone (B)
-in einer vierten Zone (D) , der Sinterzone, eine Temperatur von unter 900°C bis unter 700°C eingestellt wird und daß- In a fourth zone (D), the sintering zone, a temperature of below 900 ° C to below 700 ° C is set and that
-dazu die Primärluft zonenweise aus den Unterwindzonen (a, b, c und d) durch den Rost zugeführt wird, wobei die Luft- mengen für die Zonen A und B so dosiert werden, daß dort im Gutbett eine unterstöchiometrische Verbrennung statt¬ findet und daßfor this purpose the primary air is fed in zones from the underwind zones (a, b, c and d) through the grate, the air being quantities for zones A and B are dosed so that substoichiometric combustion takes place there in the material bed and that
-durch die Seitenwand oder -wände des Brennraumes hindurch überwiegend oder nur in den Bereich der Zonen A und B des Feuerungsraumes (10) unterhalb der Einbauten, d.h. in den Brennraum über dem Rost zusätzliche Luft gleicher oder niedrigerer Temperatur gegenüber der Brennraumtemperatur als Schleierluft in den Brennraum zugegeben wird und daß- predominantly through the side wall or walls of the combustion chamber or only in the area of zones A and B of the combustion chamber (10) below the internals, i.e. in the combustion chamber above the grate additional air of the same or lower temperature than the combustion chamber temperature is added as fog air in the combustion chamber and that
-im Bereich oberhalb der Einbauten, im Sekundärbereich II d.h. hinter der vierten Zone (D) keine weitere Luft mehr als Sekundärluft zugegeben wird.-in the area above the internals, in secondary area II i.e. after the fourth zone (D) no more air is added as secondary air.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Schleierluft in einem Temperaturbereich von etwa 500°C bis 750°C liegt.2. The method according to claim 1, characterized in that the additional fog air is in a temperature range of about 500 ° C to 750 ° C.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumenverhältnis von Schleierluft zu Primärluft etwa 1/5 bis 1/6 beträgt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the volume ratio of fog air to primary air is about 1/5 to 1/6.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet. daß die Schleierluft der die Seitenwand des Brennraumes kühlenden Kühlluft entnommen wird.4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized. that the veil air is taken from the cooling air cooling the side wall of the combustion chamber.
5. Verbrennungsanläge zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale: a) oberhalb des Rostes (1) und unterhalb der oberen Wand (9) des Feuerungsraumes (10) ist eine Zwischenwand (3, 4) etwa gleicher Länge wie die Zonen (A,B,C,D) ein- gesetzt, die den Primärbereich (I) nach oben und den über ihr gelegenen Sekundärbereich (II) nach unten be¬ grenzt,5. Incinerators for performing a method according to one of claims 1 to 4, characterized by the further features: a) above the grate (1) and below the upper wall (9) of the furnace (10) is an intermediate wall (3, 4) about the same length as the zones (A, B, C, D) set which limits the primary area (I) upwards and the secondary area (II) above it downwards,
b) die Zwischenwand (3, 4) sitzt dicht zwischen den Seiten¬ wänden (17) und der Stirnwand (16) des Feuerungsraumes und reicht, - in Verbrennungsrichtung (6) gesehen -, bis etwa in den Bereich des Rostendes (7) oder der Verbren nungszone (5) , c) hinter dem Ende der Zwischenwand (3,4), - in Verbren¬ nungsrichtung (6) gesehen -, befindet sich ein Umlenkbe¬ reich für die Umlenkung der Rauchgase (2) nach oben um die Zwischenwand (3, 4) vom Primär- (I) in den Sekundär¬ bereich (II) und zu der Abströmöffnung (12), d) in der Seitenwand (17) ist ein Kühlluftkanal (19) gele¬ gen, durch welchen Kühlluft (22) geblasen wird, e) die Seitenwand (17) weist in dem, neben dem Primärbe¬ reich (I) gelegenen Teilbereich (18) zwischen Primärbe¬ reich (I) und dem Kanal (19) eine definierte Luftdurch¬ lässigkeit für die Kühlluft (22) auf, so daß aus dem Ka¬ nal (19) Schleierluft (20) in den Primärbereich (I) aus¬ treten kann.b) the intermediate wall (3, 4) sits tightly between the side walls (17) and the front wall (16) of the combustion chamber and extends, viewed in the direction of combustion (6), up to approximately the area of the grate end (7) or the combustion zone (5), c) behind the end of the partition (3, 4), - seen in the direction of combustion (6) - there is a deflection area for the deflection of the flue gases (2) upwards around the partition (3, 4) from the primary (I) into the secondary area (II) and to the outflow opening (12), d) in the side wall (17) there is a cooling air duct (19) through which cooling air (22 ) is blown, e) the side wall (17) has a defined air permeability for the cooling air in the partial area (18) located next to the primary area (I) between the primary area (I) and the channel (19) ( 22) so that veil air (20) can emerge from the channel (19) into the primary region (I).
5. Verbrennungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilbereich (18) der Seitenwand (17) gleich- oder ungleichmäßig verteilte Porosität besitzt.5. Incinerator according to claim 4, characterized in that the partial area (18) of the side wall (17) has uniformly or unevenly distributed porosity.
6. Verbrennungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet. daß durch den Teilbereich (18) der Seitenwand (17) Öffnun¬ gen oder Kanäle führen.6. Incinerator according to claim 4, characterized. that openings or channels lead through the partial area (18) of the side wall (17).
7. Verbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 5 oder 6, da¬ durch gekennzeichnet, der Teilbereich (18) der Seitenwand (17) mit der Porosität oder den Öffnungen nur oder überwiegend im Bereich der Zonen A und B liegt. 7. Incinerator according to one of claims 5 or 6, characterized by, the partial area (18) of the side wall (17) with the porosity or the openings is only or predominantly in the area of zones A and B.
8. Verbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 7, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand aus einzelnen hintereinanderliegenden Keramikplatten (3, 4) besteht, die auf an den Seitenwänden (17) des Feuerungsraumes (10) angebrachten Simsen (15) aufgelegt sind.8. Incinerator according to one of claims 4 to 7, da¬ characterized in that the intermediate wall consists of individual ceramic plates (3, 4) lying one behind the other, which are placed on the side walls (17) of the combustion chamber (10) attached ledges (15) .
9. Verbrennungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Keramikplatte (4) , in Verbrennungsrichtung (6) gesehen, gegen den Rost (1) hin geneigt ist. 9. Incinerator according to claim 8, characterized in that the last ceramic plate (4), seen in the direction of combustion (6), is inclined towards the grate (1).
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