EP1318351B1 - Feststoffverbrennungsanlage und Verfahren zum Zuführen von Luft zu einer solchen - Google Patents
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- F23G2209/26—Biowaste
- F23G2209/261—Woodwaste
Definitions
- the invention relates to a method for supplying air to a combustion plant according to the preamble of claim 1 and a solid fuel incineration plant according to the preamble of claim 7.
- the method and plant of the aforementioned type are made EP 0 952 398 A2 known.
- the firing cone consists of radial, hollow support arms facing inwards, i. have bores facing the fuel, and support rings carrying grate bars that form the grate surface.
- the firing cone is surrounded by a housing, and its mouth is opposite to a secondary combustion chamber in which the flame gases emerging from the firing cone are burned out.
- a second part of the combustion air is supplied to the afterburner chamber at the end remote from the firing cone via radial guide vanes, flows there helically along the wall in the direction of the firing cone and then centrally back again.
- usually 20 to 30% of the total amount of air required for combustion is supplied as primary air via the hollow support arms, while the rest, d. H. 80 to 70% of the total amount of air to be supplied as secondary air of the afterburner.
- the upper limit of the primary air quantity must not be exceeded, because otherwise slag forms on the grate bars of the firing cone, which can clog the firing cone with time.
- secondary air quantities of the order of 70 to 80% of the total amount of air necessary to avoid a lack of air at the given primary air quantities, on the support arms and support rings material temperatures of more than 900 ° C, resulting in high material stresses leads. Namely, between the end of the afterburner chamber and the outlet opening of the firing cone there is an annular gap for discharging ash into the housing surrounding the firing cone, and through this annular gap hot air from the afterburner chamber enters the housing, which leads to the overheating of the firing cone.
- the invention is therefore based on the object of specifying a method and an incinerator of the type mentioned above, with which a combustion according to the exhaust gas regulations can be achieved without overheating of the rotary grate.
- the described problem is solved according to the invention in that in the housing of the rotary grate an air inlet is arranged, is sucked by the prevailing in the housing during operation negative pressure, a third amount of air whose volume is suitably regulated by a valve disposed in the inlet flap in that the total amount of air supplied to the combustion corresponds to the quantity of air required for the combustion.
- the entry for the tertiary air into the housing of the rotary grate may be at any point, but particularly effective for the reduction of the material temperature is an arrangement of the inlet such that the tertiary air blows directly against the back of the rotary grate, d. H. the side facing away from the bearing surface for the fuel.
- the said flap in the inlet for the tertiary air is preferably an adjustable non-return valve, on the one hand, the volume flow can be influenced, but on the other hand closes automatically with a pressure increase in the housing and thereby prevents the blowing hot combustion gases into the environment.
- the material temperature of the combustion grate can be lowered even further, if one in the secondary air return gas (cold exhaust gas from the chimney) initiates.
- the drawing shows a total of 1 designated firing cone, which is surrounded by a housing 2.
- the housing 2 is expediently lined up inside, which can be seen in the drawing.
- the firing cone 1 has a frusto-conical and an adjoining cylindrical portion which narrows into a frusto-conical mouth. It is driven to rotate about an inclined axis O, wherein the drive means are not shown in the drawing for reasons of clarity.
- the inclination angle of the axis O is in the drawing indicated by ⁇ .
- At the mouth of the firing cone is axially followed by a conically narrowing afterburner chamber 3.
- the firing cone 1 consists of radial, hollow support arms 4 and extending in the circumferential direction support rings 6. These bear grate bars, which form the grate surface, but are not shown here.
- the hollow support arms 4 have inwardly, d. H. in the interior of the firing cone 1 facing openings 5 and are connected to a device, not shown here for supplying primary air L1 in their interior. Details of this can be found in the aforementioned publication.
- the afterburner 3 has at its end facing away from the fuel cone 1 means for supplying secondary air for afterburning, which is provided with vanes 7, which are directed so that the secondary air is a helical path near the peripheral wall 8 of the afterburner 3 in the direction of the Brennkegel 1 takes.
- the housing 2 is provided with a shaft-shaped inlet 9 for the supply of a third amount of air or tertiary air L3, in which there is a check valve 10, with the aid of the opening cross-section of the shaft 9 can be adjusted, recognizable in the drawing on an adjusting screw 11. Wie it can be seen, the mouth of the shaft 9 located inside the housing 2 is directed directly to the back of the firing cone 1, d. H. on the side facing away from the fuel in the firing cone (not shown).
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zuführen von Luft zu einer Verbrennungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Feststoffverbrennungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7. Verfahren und Anlage der vorgenannten Art sind aus
EP 0 952 398 A2 bekannt. - Bei der bekannten Anlage ist der Drehrost kegelstumpfartig ausgebildet, weshalb man ihn auch "Brennkegel" nennt, und rotiert um eine etwa 35° gegen die Horizontale geneigte Achse, so daß der im Brennkegel befindliche Brennstoff durch die Umlaufbewegung des Brennkegels umgewälzt wird. Der Brennkegel besteht aus radialen, hohlen Tragarmen, die nach innen, d.h. gegen den Brennstoff weisende Bohrungen haben, und Tragringen, die Roststäbe tragen, die die Rostfläche bilden. Der Brennkegel ist von einem Gehäuse umgeben, und seiner Mündung steht eine Nachbrennkammer gegenüber, in der die aus dem Brennkegel austretenden Flammgase ausgebrannt werden.
- Bei der bekannten Anlage wird gemäß dem bekannten Verfahren zum Zuführen von Verbrennungsluft ein erster Teil der Verbrennungsluft den hohlen Tragarmen zugeführt und durch die Bohrungen direkt in das Innere des Brennkegels unter den dort befindlichen Brennstoff geblasen. Ein zweiter Teil der Verbrennungsluft wird der Nachbrennkammer am dem Brennkegel fernen Ende über radiale Leitschaufeln zugeführt, strömt dort schraubenlinienförmig entlang der Wand in Richtung auf den Brennkegel und dann zentral wieder zurück. Dabei werden üblicherweise 20 bis 30% der für die Verbrennung notwendigen Gesamtluftmenge als Primärluft über die hohlen Tragarme zugeführt, während der Rest, d. h. 80 bis 70% der Gesamtluftmenge als Sekundärluft der Nachbrennkammer zugeführt werden.
- Die obere Grenze der Primärluftmenge darf nicht überschritten werden, weil sich sonst Schlacke auf den Roststäben des Brennkegels bildet, die den Brennkegel mit der Zeit zusetzen kann. Andererseits ergeben sich bei Sekundärluftmengen in der Größenordnung von 70 bis 80% der Gesamtluftmenge, die notwendig sind, um bei den gegebenen Primärluftmengen einen Luftmangel zu vermeiden, an den Tragarmen und Tragringen Materialtemperaturen von mehr als 900°C, was zu hohen Materialbeanspruchungen führt. Zwischen dem Ende der Nachbrennkammer und der Austrittsöffnung der Brennkegels befindet sich nämlich ein Ringspalt für die Ausschleuderung von Asche in das den Brennkegel umgebende Gehäuse, und durch diesen Ringspalt tritt heiße Luft aus der Nachbrennkammer in das Gehäuse ein, die zu der Überhitzung des Brennkegels führt.
- Verringert man die Sekundärluftmenge, nehmen zwar die genannten Materialtemperaturen von Tragarmen und Tragringen ab, jedoch wird die Verbrennung dadurch in den Luftmangel gebracht, was zu Abgasen führt, die den Vorschriften über die Reinhaltung von Luft nicht entsprechen.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Verbrennungsanlage der Eingangs genannten Art anzugeben, mit denen eine den Abgasvorschriften entsprechende Verbrennung ohne Überhitzung des Drehrostes erreicht werden kann.
- Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 7 enthaltenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.
- Das geschilderte Problem wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß im Gehäuse des Drehrostes ein Lufteintritt angeordnet ist, durch den in Folge des im Gehäuse im Betrieb herrschenden Unterdrucks eine dritte Luftmenge angesaugt wird, deren Volumen zweckmäßigerweise durch eine in dem Eintritt angeordneten Klappe so geregelt wird, daß die der Verbrennung zugeführte Gesamtluftmenge der für die Verbrennung erforderlichen Luftmenge entspricht.
-
- Untersuchungen haben ergeben, daß die Materialtemperatur bei einem Brennkegel als beispielhaftem Drehrost von über 900°C bei Zuführung nur von Primär- und Sekundärluft auf etwa 650 bis 700°C absank, wenn erfindungsgemäß die dritte Luftmenge (Tertiärluft) in das Brennkegelgehäuse zugeführt wurde. Diese Temperatur liegt auch hinreichend weit unter dem Ascheschmelzpunkt von Holz oder Biomasse, daß eine Schlackebildung vermieden ist.
- Der Eintritt für die Tertiärluft in das Gehäuse des Drehrostes kann an beliebiger Stelle liegen, besonders wirksam für die Verringerung der Materialtemperatur ist aber eine Anordnung des Eintritts derart, daß die Tertiärluft direkt gegen die Rückseite des Drehrostes bläst, d. h. jene Seite, die der Auflagefläche für den Brennstoff abgewandt ist.
- Auch bei willkürlicher Anordnung des Eintritts für die Tertiärluft am Gehäuse bleiben auch bei kleinen O2-Gehalten im Abgas von nur 3 bis 4% die CO-Werte des Abgases deutlich unter 50 mg/m3, was bedeutet, daß die Tertiärluft vollständig an der Verbrennung teilnimmt. Dieses ist eine ganz erstaunliche Tatsache, die nicht erwartet wurde.
- Die genannte Klappe im Eintritt für die Tertiärluft ist vorzugsweise eine einstellbare Rückschlagklappe, mit der einerseits der Volumenstrom beeinflußt werden kann, die aber andererseits bei einem Druckanstieg im Gehäuse selbst tätig schließt und dadurch das Ausblasen heißer Brenngase in die Umgebung verhindert.
- Die Materialtemperatur des Brennrostes kann noch weiter gesenkt werden, wenn man in die Sekundärluft Rückgas (kaltes Abgas vom Kamin) einleitet. Günstig sind Rückgasmengen von 10 bis 30%, bevorzugt 15 bis 20% der Gesamtluftmenge. Weil das Rückgas ausgebranntes Gas ist und sauerstoffarm oder -frei ist, kann es zur Verbrennung nichts beitragen und wirkt daher für den Verbrennungsvorgang als Kühlgas, auch wenn es wärmer als die Umgebungsluft ist.
- Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahmen auf ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel näher erläutert.
- Die Zeichnung zeigt einen insgesamt mit 1 bezeichneten Brennkegel, der von einem Gehäuse 2 umgeben ist. Das Gehäuse 2 ist im Innern zweckmäßigerweise ausgemauert, was in der Zeichnung zu erkennen ist. Der Brennkegel 1 weist einen kegelstumpfförmigen und einen sich daran anschließenden zylindrischen Abschnitt auf, der sich in eine kegelstumpfförmige Mündung verengt. Er ist um eine schrägstehende Achse O rotierend angetrieben, wobei die Antriebseinrichtungen in der Zeichnung aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt sind. Der Neigungswinkel der Achse O ist in der Zeichnung mit α angegeben. An die Mündung des Brennkegels schließt sich axial eine sich konisch verengende Nachbrennkammer 3 an.
- Der Brennkegel 1 besteht aus radialen, hohlen Tragarmen 4 und im Umfangsrichtung verlaufenden Tragringen 6. Diese tragen Roststäbe, die die Rostfläche bilden, hier aber nicht dargestellt sind. Die hohlen Tragarme 4 haben nach innen, d. h. in den Innenraum des Brennkegels 1 weisende Öffnungen 5 und sind an eine hier nicht dargestellte Einrichtung zum Zuführen von Primärluft L1 in ihren Innenraum verbunden. Einzelheiten hierüber finden sich in der Eingangs erwähnten Druckschrift.
- Die Nachbrennkammer 3 hat an ihrem dem Brennkegel 1 abgewandten Ende eine Einrichtung zum Zuführen von Sekundärluft für die Nachverbrennung, die mit Leitschaufeln 7 versehen ist, die so gerichtet sind, daß die Sekundärluft einen schraubenlinienförmigen Weg nahe der Umfangswand 8 der Nachbrennkammer 3 in Richtung auf den Brennkegel 1 nimmt.
- Das Gehäuse 2 ist mit einem schachtförmigen Eintritt 9 für die Zuführung einer dritten Luftmenge oder Tertiärluft L3 versehen, in dem sich eine Rückschlagklappe 10 befindet, mit deren Hilfe der Öffnungsquerschnitt des Schachtes 9 verstellt werden kann, in der Zeichnung erkennbar an einer Einstellschraube 11. Wie ersichtlich, ist die im Inneren des Gehäuses 2 liegende Mündung des Schachtes 9 direkt auf die Rückseite des Brennkegels 1 gerichtet, d. h. auf jene Seite, die dem im Brennkegel liegenden Brennstoff (nicht dargestellt) abgewandt ist.
- Im Betrieb stellt sich aufgrund der Art der Zuführung der Sekundärluft in bekannter Weise die schon erwähnte schraubenlinienförmige Bewegung der Sekundärluft in der Nachbrennkammer ein, die aufgrund der bekannten physikalischen Gegebenheiten im Bereich des größeren Durchmessers der Nachbrennkammer, der nahe dem Brennkegel liegt, teilweise umkehrt, so daß sich eine zentrale, in Richtung auf den Auslaß der Nachbrennkammer gerichtete Strömung ergibt, die die aus dem Brennkegel 1 entweichenden Flammgase mitreißt. Teilweise tritt die Wandnahe Strömung aber auch durch einen Ringspalt zwischen Nachbrennkammer 3 und Brennkegelmündung in das Gehäuse 2 ein, wobei mitgeführte Asche in das Gehäuse 2 ausgeschleudert wird (Zykloneffekt). Im Bereich zwischen dieser zentralen Strömung und der wandnahen Strömung findet innerhalb der Nachbrennkammer in bekannter Weise eine intensive Vermischung frischer Verbrennungsluft mit Flammgasen statt, die zu einem intensiven Ausbrand führt.
- Es ist anzumerken, daß die Erfindung auch bei anderen Drehrostkonstruktionen anwendbar ist, wie etwa bei Brennkörben, Trommeln und dergleichen.
Claims (11)
- Verfahren zum Zuführen von Luft zu einer Feststoffverbrennungsanlage, bestehend aus einem Drehrost (1), der um eine horizontale oder gegen die Horizontale geneigte Achse rotiert und den auf ihm befindlichen festen Brennstoff dabei umwälzt, einem dem Drehrost (1) umgebenden Gehäuse (2) und einer dem Drehrost gegenüberstehenden Nachbrennkammer (3), wobei ein Teil (L1) der Luft als Primärluft durch hohl ausgebildete, mit Austrittsöffnungen versehenen Tragarmen (4) des Rostes direkt unter den Brennstoff geblasen wird und ein weiterer Teil (L2) der Luft als Sekundärluft in die Nachbrennkammer (3) geblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Teil (L3) der Luft in das Gehäuse (2) eingeleitet wird, wobei die Luftmengen wie folgt aufgeteilt sind:a) durch die Tragarme (4) geblasene Luftmenge L1 = 12 bis 28% der Gesamtluftmenge,b) in die Nachbrennkammer (3) eingeblasene Luftmenge L2 = 20 bis 30% der Gesamtluftmenge,c) in das Gehäuse (2) eingeleitete Luftmenge L3 = 35 bis 62% der Gesamtluftmenge.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß L1 = 20% der Gesamtluftmenge.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß L2 = 30% der Gesamtluftmenge.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß L3 = 50% der Gesamtluftmenge.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß L3 = 50% der Gesamtluftmenge.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in das Gehäuse (2) eingeleitete Teil der Luft auf die Außenseite des Drehrosts (1) gerichtet ist.
- Anlage zum Verbrennen von festen, stückigen Brennstoffen, enthaltend einen Drehrost (1), der um eine horizontale oder gegen eine Horizontale geneigte Achse (O) rotiert und hohle, luftführende Tragarme (4) aufweist, einen den Drehrost umgebendes Gehäuse (2) und eine dem Drehrost (1) gegenüberstehende Nachbrennkammer (3), dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse mit einer Lufteinlassöffnung (9) versehen ist, die in das den Drehrost im Gehäuse umgebende Luftvolumen mündet.
- Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinlassöffnung (9) als die Gehäusewand durchdringender Schacht ausgebildet ist.
- Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung des Schachtes (9) auf die Außenseite des Drehrosts (1) gerichtet ist.
- Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Lufteinlassöffnung (9) eine verstellbare Einrichtung (10, 11) zum Beeinflussen des Luftvolumenstroms angeordnet ist.
- Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Lufteinlassöffnung (9) eine Rückschlagklappe (10) angeordnet ist.
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