WO1986006151A1 - Process and installation for burning refuse materials - Google Patents

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WO1986006151A1
WO1986006151A1 PCT/DE1986/000149 DE8600149W WO8606151A1 WO 1986006151 A1 WO1986006151 A1 WO 1986006151A1 DE 8600149 W DE8600149 W DE 8600149W WO 8606151 A1 WO8606151 A1 WO 8606151A1
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waste
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    • F23L2900/07005—Injecting pure oxygen or oxygen enriched air
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    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Definitions

  • the invention relates to a method for burning waste materials, in particular relatively moist and / or low calorific value waste materials from households, communities and the economy, referred to briefly as waste, with the combustion in the waste incineration process in accordance with the progressive removal or expansion of the waste through the course of the burning path the combustion chamber combustion air is added in a graduated amount.
  • dioxins that are produced during combustion could be decomposed by adding a post-combustion stage with a combustion temperature of at least 1200 ° C after conventional waste incineration. However, this would require increased investments and the use of conventional fuels and would therefore be associated with an economically unacceptably high cost.
  • the amount of exhaust gas is reduced in accordance with the oxygen enrichment and, on the other hand, a significant increase in the exhaust gas temperature is achieved.
  • enriching the combustion air with oxygen or replacing it with oxygen brings about a qualitative improvement in the combustion reaction, which advantageously results in the combustion can be operated overall with a reduced excess of oxygen.
  • the US Pat. No. 3,074,707 for burning cement clinker by means of oxygen-enriched combustion air in the rotary kiln contains the teaching (column 3, lines 58 to 67) that the addition of oxygen is limited because the temperature of the cement combustion system increases with the oxygen content in the combustion air Exhaust gas flow drops so that the exhaust gases may even fall below the dew point.
  • a waste incineration plant therefore has surprising advantages as a result of a positive chain of effects.
  • Waste incineration process by exchanging oxygen with combustion air has far more advantages than with industrial furnaces.
  • An expedient embodiment of the method provides that the exchange of oxygen for combustion air takes place in the event of advanced burnout and preferably in the region of the second half of the combustion path and oxygen is added to the burning waste, or that in a waste incineration process carried out with primary air and secondary air instead of at least oxygen is blown into the combustion chamber of part of the secondary air.
  • An embodiment further advantageously provides that the waste incineration process is started in the first part of the combustion path with a proportion of combustion air which is essentially stoichiometrically balanced in relation to the fuel. and is partially carried out and the resulting, still combustible intermediate products such as carbonization gas and / or partially burned, are brought to complete burnout by using oxygen in the remaining part of the burning section while increasing the firing temperature.
  • the local attainment of high temperatures, preferably towards the end of the burning section, on the one hand, and the reduction in the amount of exhaust gas at a higher exhaust gas temperature, on the other hand, have a positive effect on the economy and environmental friendliness of a waste incineration plant because it prevents the formation and / or emission of dioxins, the production of useful energy from the exhaust gas is made possible more economically as a result of the higher temperature level and ultimately also reduces the costs for the final cleaning of the exhaust gas.
  • One embodiment advantageously provides that oxygen is blown in above the grate and preferably in the vicinity of the combustion chamber outlet in a waste incineration process carried out in the grate combustion.
  • oxygen can be used in the vicinity of the combustion chamber outlet instead of part of the grate under air.
  • an embodiment of the method also provides for a waste incineration process in the rotary kiln the introduction of oxygen is carried out in the depth of the rotary kiln, preferably in the second half of the combustion path in a combustion chamber zone in which the waste incineration process reaches the highest temperatures.
  • oxygen can advantageously be carried out by a gas jet in countercurrent to the flue gas, for example in a rotary kiln.
  • this can advantageously significantly improve the quality of the combustion reaction in the waste by quantity-controlled addition of oxygen to the combustion air this increases the flue gas temperature to 1200 ° C or higher at least towards the end of the combustion path.
  • Another advantage of the method according to the invention also results in the fact that the ashes are discharged in a molten state during waste incineration in the rotary kiln and introduced into a water bath.
  • the slag is thus produced as granules in a leach-resistant form, which also no longer excludes further use, for example as a building material or as an additive for cement clinker.
  • an advantageous embodiment of the method provides that the heat content of the flue gas from waste incineration is preferably used in two stages for the production of useful energy, in a first stage, at a relatively high temperature level, for example steam or mechanical or electrical energy, and in a second stage, at a relatively lower temperature level, useful heat is given off to a heat transfer medium, for example to the combustion air of the waste incineration furnace.
  • a relatively high temperature level for example steam or mechanical or electrical energy
  • a plant for the incineration of waste, in particular for carrying out the method according to the invention with a grate furnace, is characterized in that it has means for blowing oxygen into the furnace.
  • At least one oxygen lance is arranged above the grate in the area of the combustion chamber outlet, the axis of which runs approximately parallel to its inclination at a distance from the grate.
  • an oxygen lance is arranged above the grate in the area of the combustion chamber outlet, the axis of which runs essentially obliquely downwards from above, perpendicular to the inclination of the grate.
  • Waste incineration plant with grate combustion can be arranged below the grate in the area of its outlet, an oxygen lance directed from the bottom upwards towards the grate and against the area of the combustion chamber outlet, the axis of which with the grate is an angle between 30 and 90 °, preferably between 45 and 60 ° , includes.
  • a waste incineration plant for carrying out the method according to the invention with a rotary kiln is designed such that an oxygen lance that projects into the interior of the rotary kiln and is directed toward the inside of the rotary kiln is arranged on the discharge side of the rotary kiln.
  • the oxygen lance can protrude up to about a third of the length of the rotary tube furnace.
  • an embodiment of the waste incineration plant provides a device for regulating the amount of oxygen entered in exchange for combustion air in accordance with a reference variable such as the temperature and / or composition of exhaust gas, both in the case of a grate furnace and in a rotary tube furnace.
  • This comprises a measuring probe for the reference variable and an adjusting element for the oxygen, as well as a control unit which controls the adjusting element in accordance with the reference variable.
  • a logic unit compares a target temperature value with the measured actual temperature value and calculates an actuating pulse from a deviation of the values in a downstream controller or computer unit, which corrects the oxygen setting element in accordance with the deviation.
  • a feed bunker 1 for raw waste with a purely schematically indicated discharge device 2 in the form of, for example, a pestle.
  • the waste materials 3 discharged in a time-dosed quantity reach the grate 5 via a slide 4 for maintenance of the combustion an adjustable amount of grate under air as primary air 9 is passed through the primary air shaft 7 into the space 10 below the grate 5.
  • Secondary air is introduced into the combustion chamber 13 above the grate 5 through openings 11 and 12.
  • oxygen is blown into the combustion chamber 13 from the openings 11 or 12 using one of the oxygen lances 14, 15 or 16, with gradual throttling, preferably in stages.
  • the oxygen supply 26 has an adjusting member 27 which is controlled by a control unit 28 with the aid of the Control line 35 is regulated adjustable in quantity.
  • the overall existing control device 29 comprises a transmitter 30 for a reference variable of the flue gas, which is arranged, for example, in the flue gas line 31 and detects a corresponding value of a reference variable of the flue gas. A signal formed from this is applied to the signal line 32 of the logic unit 33 and compared therein with an adjustable actual value 34. In the event of a deviation, a differential pulse is forwarded to the controller and arithmetic unit 28, a correction pulse is calculated therein and this is applied to the control line 35 to adjust the setting member 27. In this way, the temperature in the waste gas of the waste incineration plant can be kept constant, for example by increasing or decreasing the addition of oxygen.
  • control device 29 shown which is to be understood only as an example, can of course also be used in the system according to FIG. 1, but this is not shown in order to avoid repetitions.
  • Combustion residues are passed with the rotary kiln 18 from the discharge housing 24 in the form of molten slag 43 into a water bath 44 and discharged therefrom as granules 45. Further combustion residues are separated from the flue gas with the exhaust gas purification 41 and conveyed to the landfill 46, for example, with a transport device 47.

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Abstract

In a process to burn refuse materials, in particular relatively moist and/or low caloric value refuse materials from households, municipalities and industry, commonly referred to as ''garbage'', combustion air is added in staggered amounts to the firing during the refuse burning process depending on the progressive burning down or burning out of the refuse as it undergoes its combustion in the furnace. In order to prevent the formation of toxic organic compounds and, as applicable, to decompose them thermically and to reduce the nitrogen oxide content of the fumes, it is proposed that instead of at least part of the combustion air, oxygen be blown into the furnace. Preferably, oxygen should be added to the burning refuse at an advanced stage of burning out during the second half of the combustion process.

Description

Verfahren und Anlage zur Verbrennung von AbfallstoffenProcess and plant for the incineration of waste materials
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbrennen von Abfallstoffen, insbesondere von relativ feuchten und/oder heizwertarmen Abfallstoffen aus Haushaltungen, Gemeinden und Wirtschaft, kurz als Müll bezeichnet, wobei der Feuerung beim Müllverbrennungsprozeß entsprechend dem fortschreitenden Ab- beziehungsweise Ausbxand des Mülls im Verlauf des Brennweges durch den Feuerraum Brennluft in abgestufter Menge zugesetzt wird.The invention relates to a method for burning waste materials, in particular relatively moist and / or low calorific value waste materials from households, communities and the economy, referred to briefly as waste, with the combustion in the waste incineration process in accordance with the progressive removal or expansion of the waste through the course of the burning path the combustion chamber combustion air is added in a graduated amount.
Die wirtschaftliche und zugleich für die Umwelt unschädliche Beseitigung von Abfallstoffen der eingangs genannten Art stellt ein schwieriges Problem dar. Dies gilt insbesondere, wenn solche Abfallstoffe in üblichen Müllverbrennungsanlagen beseitigt werden.The economical and at the same time harmless to the environment disposal of waste materials of the type mentioned is a difficult problem. This is especially true when such waste materials are removed in conventional waste incineration plants.
Der überwiegende Teil der zur Zeit im Betrieb befindlichen Müllverbrennungsanlagen ist mit Rostfeuerungen ausgestattet, welche zum Betrieb große Luftüberschüsse erfordern, um eine annähernd vollständige Verbrennung zu gewährleisten. Beispielsweise sind zur Müllverbrennung in Rostfeuerungen Luftüberschußzahlen von 1,8 bis 2,2 und darüber üblich. Hierdurch ergeben sich erhebliche Nachteile, unter anderem dadurch, daß derart betriebene Feuerungen große Mengen Rauchgas mit relativ geringer Temperatur, beispielsweise zwischen 800 und 900 °C, erzeugen. Infolgedessen ist der Wirkungsgrad einer in den Rauchgasstrom eingeschalteten Einrichtung zur Energiegewinnung, beispielsweise zur Dampf- oder Stromerzeugung, relativ gering. Ferner bedingen große Mengen an Rauchgas große und somit kostenintensive Abgasreinigungsanlagen.The majority of the waste incineration plants currently in operation are equipped with grate furnaces, which require large excess air in order to ensure almost complete combustion. For example, excess air figures of 1.8 to 2.2 and above are common for waste incineration in grate furnaces. This results in considerable disadvantages, including the fact that furnaces operated in this way have large amounts of flue gas at a relatively low temperature, for example between 800 and 900 ° C. produce. As a result, the efficiency of a device for energy generation, for example for steam or electricity generation, which is switched into the flue gas stream, is relatively low. Furthermore, large amounts of flue gas require large and therefore costly exhaust gas cleaning systems.
Als Folge von stofflicher Inhomogenität sowie unterschiedlichem Heizwert der Abfälle und der Schwierigkeit, diese im Rostofen einigermaßen gleichmäßig mit Brennluft zu versorgen und in Kontakt zu bringen, ergeben sich in der Feuerung Zonen unvollkommener Verbrennung, in denen beispielsweise Brenntemperaturen von weniger als 800 °C erreicht werden und Sauerstoffmangel herrscht. Dieser Zustand ist besonders während solcher Perioden kritisch, bei welchen relativ feuchter unα/oder heizwertarmer Abfall zum Einsatz kommt. Durch hierbei entstehende Bereiche unkontrollierbar unvollständiger Verbrennung in der Feuerung bilden sich bevorzugt in Anwesenheit von Chlor und/oder anderen aromatischen Grundkörpern (beispielsweise aus chlorhaltigen Kunststoffen, Ligninsulfonsäuren, Pentachlorphenol, polychlorierten Biphenylen, etc.), die im Abfall vorliegen, polychlorierte Dibenzodioxine und/oder Dibenzofurane, insbesondere TCDD und TCDF. Besonders Dioxine sind auch bei Temperaturen bis 1000 °C noch stabil, so daß sie in einer Rostverbrennungsanlage nicht zerfallen und somit thermisch nicht unschädlich gemacht werden. Es wurden bereits Dioxingehalte in der Flugasche und im Reingasstaub verschiedener Müllverbrennungsanlagen nachgewiesen ("Die Zeit", 02.03.1984, "Dioxin, der Rächer aus der Retorte").As a result of material inhomogeneity and different calorific value of the waste and the difficulty of supplying it with combustion air and bringing it into contact with the grate furnace to a reasonably uniform extent, zones of imperfect combustion arise in the furnace, in which, for example, combustion temperatures of less than 800 ° C are reached and lack of oxygen. This condition is particularly critical during periods in which relatively moist and / or low calorific value waste is used. Areas resulting from uncontrolled incomplete combustion in the furnace preferably form in the presence of chlorine and / or other aromatic base bodies (for example made of chlorine-containing plastics, lignin sulfonic acids, pentachlorophenol, polychlorinated biphenyls, etc.), which are present in the waste, polychlorinated dibenzodioxins and / or Dibenzofurans, especially TCDD and TCDF. Dioxins in particular are still stable even at temperatures up to 1000 ° C., so that they do not disintegrate in a grate incineration plant and are therefore not made harmless thermally. Dioxin levels in the fly ash and clean gas dust from various waste incineration plants have already been detected ("Die Zeit", 02.03.1984, "Dioxin, the avenger from the retort").
Die extreme Giftigkeit von Dioxinen ist bekannt ("Bild der Wissenschaft", November 1984, S. 64 bis 76 ) . Die konventionelle Müllverbrennung ist somit aligemein infrage gestellt (Chemical Engineering, June, 6, 1983, S. 20 bis 64). Theoretisch könnte man Dioxine, die bei der Verbrennung entstehen, wieder zum Zerfall bringen, indem der konventionellen Müllverbrennung eine Nachverbrennungsstufe mit einer Feuerungstemperatur von mindestens 1200 °C nachgeschaltet wird. Dies würde jedoch erhöhte Investionen sowie den Einsatz konventioneller Brennstoffe erfordern und wäre folglich mit einem wirtschaftlich unvertretbar hohen Aufwand an Kosten verbunden.The extreme toxicity of dioxins is known ("Bild der Wissenschaft", November 1984, pp. 64 to 76). Conventional waste incineration is therefore generally questioned (Chemical Engineering, June, 6, 1983, pp. 20 to 64). Theoretically, dioxins that are produced during combustion could be decomposed by adding a post-combustion stage with a combustion temperature of at least 1200 ° C after conventional waste incineration. However, this would require increased investments and the use of conventional fuels and would therefore be associated with an economically unacceptably high cost.
Eine andere Möglichkeit, nämlich die Müllverbrennung durch Anwendung hochtemperierter Verbrennungsluft bei höheren Feuerungstemperaturen durchzuführen, scheitert bei einer Rostfeuerung deshalb, weil die Breinluft zu 70 bis 80 % als Primärluft unter dem Rost zugeführt wird und zugleich zur Kühlung der Rostplatten dient, weshalb einer zu weitgehenden Erwärmung dieses überwiegenden Anteils der Brennluft relativ eng« Grenzen gesetzt sind.Another possibility, namely to carry out waste incineration by using high-temperature combustion air at higher firing temperatures, fails with grate firing because 70 to 80% of the raw air is supplied as primary air under the grate and at the same time serves to cool the grate plates, which is why the heating is too extensive this predominant proportion of the combustion air are relatively narrow «limits.
Auch eine Erhitzung der Sekundärluft würde eine nur relativ geringe Temperatursteigerung der Rauchgase erbringen, zumal die Verbrennungstemperatur unterhalb des Sekundärlufteintritts hierdurch nicht gesteigert wird.Heating the secondary air would also only result in a relatively small increase in the temperature of the flue gases, especially since this does not increase the combustion temperature below the secondary air inlet.
Und schließlich ist eine wesentliche Steigerung der Verbrennungstemperatur im Rostofen schon deshalb nicht möglich, weil dadurch Schlacke zum Schmelzen käme und sich somit die Rostplatten zusetzen würden.And finally, a significant increase in the combustion temperature in the grate furnace is not possible because it would cause slag to melt and the grate plates would become clogged.
Konventionelle Müllverbrennungsanlagen sind iηfolgedessen nach heutiger Erkenntnis einerseits unwirtschaftlich und andererseits infolge Emission giftiger organischer Verbindungen aus Gründen der Umweltbelastung betrieblich nicht mehr zu verantworten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren zum Verbrennen von Abfällen der eingangs genannten Arten in wirtschaftlich vertretbarer Weise so zu verbessern, daß Rauchgastemperaturen von wenigstens 1200 °C bei möglichst geringen Abgasmengen erreicht und organische Verbindungen, wie insbesondere Dioxine, restlos abgebaut werden. Darüberhinaus sollen wirtschaftlich günstigere Voraussetzungen für die erforderliche Abgasreinigung geschaffen werden.Conventional waste incineration plants are consequently, according to current knowledge, on the one hand uneconomical and on the other hand no longer operationally responsible due to the emission of toxic organic compounds due to environmental pollution. The invention has for its object to improve methods for burning waste of the types mentioned in an economically justifiable manner so that flue gas temperatures of at least 1200 ° C is achieved with the smallest possible amount of exhaust gas and organic compounds, such as dioxins in particular, are completely broken down. In addition, economically more favorable conditions are to be created for the required exhaust gas cleaning.
Die Lösung der Aufgabe gelingt bei einem Verfahren zum Verbrennen von Abfallstoffen der eingangs genannten Art, wobei der Feuerung beim Müllverbrennungsprozeß entsprechend dem fortschreitenden Ab- beziehungsweise Ausbrand des Mülls im Verlauf des Brennweges durch den Feuerraum Brennluft in abgestufter Menge zugesetzt wird, mit der Erfindung dadurch, daß anstelle zumindest eines Teiles der Brennluft Sauerstoff in den Feuerraum eingeblasen wird.The object is achieved with a method for burning waste materials of the type mentioned at the outset, combustion air being added in incremental amounts to the furnace in the waste incineration process in accordance with the progressive combustion or combustion of the waste in the course of the combustion path through the combustion chamber, that oxygen is blown into the combustion chamber instead of at least part of the combustion air.
Mit Vorteil wird durch die Verminderung der Luftzufuhr bei gleichzeitigem gezieltem Einblasen von Sauerstoff in den Feuerraum örtlich eine signifikante Steigerung der Verbrennungstemperaturen zu einer solchen Höhe erreicht, daß die Bildung von Dioxinen vermieden wird, beziehungsweise ein restloser Zerfall bereits vorhandener Dioxine erfolgt.Advantageously, by reducing the air supply while at the same time blowing oxygen into the combustion chamber in a targeted manner, a significant increase in the combustion temperatures is achieved to such an extent that the formation of dioxins is avoided, or there is complete decay of already existing dioxins.
Durch den Einsatz von Sauerstoff anstelle von zumindest einem Teil der Brennluft reduziert sich einersei ts entsprechend der Sauersto ffanreicherung die Abgasmenge und wird andererseits eine erhebliche Steigerung der Abgastemperatur erreicht. Darüberhinaus bewirkt eine Anreicherung der Brennluft mit Sauerstoff beziehungsweise deren Ersatz durch Sauerstoff eine qualitative Verbesserung der Verbrennungsreaktion, wodurch mit Vorteil die Feuerung insgesamt mit verringertem Sauerstoff-Überschuß betrieben werden kann.By using oxygen instead of at least part of the combustion air, the amount of exhaust gas is reduced in accordance with the oxygen enrichment and, on the other hand, a significant increase in the exhaust gas temperature is achieved. In addition, enriching the combustion air with oxygen or replacing it with oxygen brings about a qualitative improvement in the combustion reaction, which advantageously results in the combustion can be operated overall with a reduced excess of oxygen.
Weil somit in der Feuerung Abgas in reduzierter Menge bei erhöhten Temperaturen anfällt, wird einerseits eine wirtschaftlichere Gewinnung von Nutzenergie aus Rauchgaswärme ermöglicht, und es werden andererseits die Kosten für eine Abgas-Endreinigung fallweise erheblich verringert.Because a reduced amount of exhaust gas is produced in the furnace at elevated temperatures, on the one hand it enables more economical production of useful energy from flue gas heat, and on the other hand the costs for exhaust gas final cleaning are considerably reduced in some cases.
Das Verfahren hat weiter den Vorteil, daß es unkompliziert und insbesondere leicht regelbar ist.The method also has the advantage that it is uncomplicated and, in particular, easy to regulate.
Infolgedessen ist eine flexible Anpasrung des Verfahrens an unterschiedliche Heizwerte der Abfallstoffe sowie unterschiedliche Gehalte an Wasser problemlos möglich.As a result, the process can be flexibly adapted to different calorific values of the waste materials and different levels of water without any problems.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich mit dem Verfahren nach der Erfindung dadurch, daß mit diesem Verfahren vorhandene unwirtschaftliche oder umweltgefährdende Müllverbrennungsanlagen verbessert, nachgerüstet und hinsichtlich etwaiger Dioxin-Emission entgiftet werden können.Another advantage of the method according to the invention is that existing uneconomical or environmentally hazardous waste incineration plants can be improved, retrofitted and detoxified with regard to any dioxin emission.
Bedingt durch geringere Abgasmengen bei Anwendung von sauerstoffangereicherter Brennluft werden bei solchen vorhandenen Anlagen auch die Wirkungsgrade von Entstaubungs- und Neutralisationsanlagen verbessert.Due to lower exhaust gas quantities when using oxygen-enriched combustion air, the efficiency of dedusting and neutralization systems is also improved in such existing systems.
Die Anwendung von Sauerstoff in Industriefeuerungen ist einerseits grundsätzlich bekannt (zum Beispiel: "Fachberichte Hüttenpraxis Metallweiterverarbeitung", S. 890 "Anwendung von Sauerstoff in Industriefeuerungen" von Ing. (grad.) Helmut Peiler, Krefeld).The use of oxygen in industrial furnaces is known on the one hand (for example: "Technical reports metallurgical practice metal processing", p. 890 "Use of oxygen in industrial furnaces" by Ing. (Grad.) Helmut Peiler, Krefeld).
Der Fachbericht zeigt jedoch andererseits, daß die verfahrenstechnischen Folgen einer Sauerstoff-Zugabe bei verschiedenartigen thermischen Prozessen sehr unterschiedlich sein können. Wenn beispielsweise in einer der Feuerung nachgeschalteten Konvektionszone ein Gutstrom mit Abgaswärme thermisch behandelt werden muß, kann die Verschiebung der Wärmeverteilung im System der Anlage beispielsweise im Ofen einerseits zum Uberbrennen des Gutes und/oder zur Uberbeanspruchung der Feuerfestauskleidung des Ofens führen, und andererseits eine zu geringe Aufheizung des im Gegenstrom zu den Abgasen geführten Gutes zur nachteiligen Folge haben.However, the technical report shows, on the other hand, that the procedural consequences of adding oxygen different types of thermal processes can be very different. If, for example, a flow of material has to be thermally treated with exhaust gas heat in a convection zone downstream of the furnace, the shift in the heat distribution in the system of the system, for example in the furnace, can on the one hand lead to overburning of the material and / or to overstressing the refractory lining of the furnace, and on the other hand too little Heating of the goods carried in counterflow to the exhaust gases has the disadvantageous consequence.
Beispielsweise enthält die US-PS 3,074,707 zum Brennen von Zementklinker mittels sauerstoffangereicherter Brennluft im Drehrohrofen die Lehre (Spalte 3, Zeile 58 bis 67), daß die Zugabe von Sauerstoff limitiert ist, weil im System der Zementbrennanlage mit zunehmendem Sauerstoffgehalt in der Brennluft die Temperatur des Abgasstromes sinkt, so daß gegebenenfalls sogar der Taupunkt der Abgase unterschritten wird.For example, the US Pat. No. 3,074,707 for burning cement clinker by means of oxygen-enriched combustion air in the rotary kiln contains the teaching (column 3, lines 58 to 67) that the addition of oxygen is limited because the temperature of the cement combustion system increases with the oxygen content in the combustion air Exhaust gas flow drops so that the exhaust gases may even fall below the dew point.
Die Verbesserung der Leistungsfähigkeit eines- thermiscnen Prozesses durch Zugabe von Sauerstoff zur Brennluft oder deren Ersatz durch Sauerstoff hängt demnach weitgehend davon ab, in welcher Art und Weise diese Zugabe durchgeführt wird. Gleiches gilt zumindest auch für die Wirtschaftlichkeit der Zugabe von Sauer.stoff zu einem thermischen oder chemothermischen Prozeß. Es ist sicherlich kein Zufall, daß unter diesen Gesichtspunkten einerseits beispielsweise bei der Durchführung metallurgischer Prozesse die Anwendung von Sauerstoff Stand der Technik ist, während über die Zugabe von Sauerstoff zu einem Müllverbrennungsprozeß. beim Stand der Technik bisher nichts bekanntgeworden ist. Entscheidend für die Zweckmäßigkeit und Wirtschaftlichkeit des Austauschs von Sauerstoff gegen Brennluft ist die Betriebsart, das heißt mit welchen betrieblichen Parametern, insbesondere mit welchem Luftüberschuß eine Feuerung üblicherweise betrieben wird. Beispielsweise ist bei einer mit 10 % Luftüberschuß sowie mit hochwertigen Brennstoffen betriebenen industriellen Feuerungsanlage der durch Sauerstoffaustausch gegen Brennluft erzielbare Effekt der Abgasverringerung wesentlich geringer, als bei einer mit 80 bis 120 % Luftüberschuß oetriebenen Müllverbrennungsanlage.The improvement in the performance of a thermal process by adding oxygen to the combustion air or replacing it with oxygen therefore largely depends on the manner in which this addition is carried out. The same applies at least to the economics of adding oxygen to a thermal or chemothermal process. It is certainly not a coincidence that from these points of view, on the one hand, the use of oxygen is state of the art, for example when carrying out metallurgical processes, while the addition of oxygen to a waste incineration process. nothing has become known in the prior art. The mode of operation is decisive for the expediency and economy of the exchange of oxygen for combustion air, that is, with which operating parameters, in particular with which excess air, a furnace is usually operated. For example, in an industrial combustion system operated with 10% excess air and with high-quality fuels, the effect of reducing the exhaust gas which can be achieved by exchanging oxygen with combustion air is substantially less than in the case of a waste incineration plant operated with 80 to 120% excess air.
Somit ergeben sich bei einer Müllverbrennungsanlage im Unterschied zu einer industriellen Feuerungsanlage überraschende Vorteile als Folge einer positiven Kette von Wirkungen.In contrast to an industrial furnace, a waste incineration plant therefore has surprising advantages as a result of a positive chain of effects.
- eine relativ wesentlich weitergehende Verminderung des Stickstoff-Anteils im Abgas,a relatively substantial further reduction of the nitrogen content in the exhaust gas,
- eine Verminderung des erforderlichen Sauerstoff-Uberschusses infolge wesentlich weitergehender relativer Verbesserung der Qualität der Verbrennungs-Reaktion,a reduction in the required excess of oxygen as a result of a substantially further relative improvement in the quality of the combustion reaction,
- infolge stark erhöhter Flammenstrahlung eine früher einsetzende und insgesamt intensivere Vergasung der Abfallschicht, infolgedessen eine verbesserte und insbesondere intensivierte Zündund Ausbrandwilligkeit der Abfälle,- as a result of greatly increased flame radiation, gasification of the waste layer that started earlier and more intensively overall, consequently an improved and, in particular, intensified willingness to ignite and burn out of the waste,
- ein relativ wesentlich intensivierter Verbrennungsverlauf mit höheren Rauchgastemperaturen, eine relativ wesentlich weitgehende Verminderung der Rauchgasmenge.- a relatively significantly intensified combustion process with higher flue gas temperatures, a relatively substantial reduction in the amount of flue gas.
Aufgrund dieser sehr positiven Einzelergebnisse erbringt das Verfahren nach der Erfindung bei einemOn the basis of these very positive individual results, the method according to the invention produces one
Müllverbrennungsprozeß durch Austausch von Sauerstoff qegen Brennluft wesentlich weitergehende Vorteile als bei industriellen Feuerungen.Waste incineration process by exchanging oxygen with combustion air has far more advantages than with industrial furnaces.
Dabei sieht eine zweckmäßige Ausgestaltung des Verfahrens vor, daß der Austausch von Sauerstoff gegen Brennluft bei fortgeschrittenem Ausbrand und vorzugsweise im Bereich der zweiten Hälfte des Brennweges vorgenommen und dabei dem brennenden Müll Sauerstoff zugesetzt wird, beziehungsweise daß bei einem mit Primärluft und Sekundärluft durchgeführten Müllverbrennungsprozeß anstelle zumindest eines Teils der Sekundärluft Sauerstoff in den Feuerraum eingeblasen wird.An expedient embodiment of the method provides that the exchange of oxygen for combustion air takes place in the event of advanced burnout and preferably in the region of the second half of the combustion path and oxygen is added to the burning waste, or that in a waste incineration process carried out with primary air and secondary air instead of at least oxygen is blown into the combustion chamber of part of the secondary air.
Mit Vorteil sieht eine Ausgestaltung weiter vor, daß der Müllverbrennungsprozeß mit einem im Verhältnis zum Brennstoff im wesentlichen stöchiometrisch ausgeglichenen Anteil Brennluft im ersten Teil αer Brennstrecke in Gang gesetzt. und teilweise durchgeführt wird und dabei entstehende, noch brennfähige Zwischenprodukte wie Schwelgas und/oder Teilverbranntes, durch Einsatz von Sauerstoff im restlichen Teil der Brennstrecke unter Erhöhung der Brenntemperatur zum vollständigen Ausbrand gebracht werden.An embodiment further advantageously provides that the waste incineration process is started in the first part of the combustion path with a proportion of combustion air which is essentially stoichiometrically balanced in relation to the fuel. and is partially carried out and the resulting, still combustible intermediate products such as carbonization gas and / or partially burned, are brought to complete burnout by using oxygen in the remaining part of the burning section while increasing the firing temperature.
Während beispielsweise gemäß der vorgenannten US-PS 3,074,707 eine vermehrte Sauerstoffzugabe zur Brennluft zu einer lokalen Temperaturerhöhung, insbesondere in der Strahlungszone der Flamme und gleichzeitig zu einer wesentlichen Verringerung der Rauchgasmenge führt, wobei die im Rauchgas enthaltene disponible Wärmemenge für den Wärmeaustausch in der Vorwärm- beziehungsweise Calcinationszone der Zementbrennanlage nicht mehr in genügendem Umfang zur Verfügung steht, sind beim Müllverürennungsprozeß diese negativen Wirkungen nicht gegeben.While, for example, according to the aforementioned US Pat. No. 3,074,707, an increased addition of oxygen to the combustion air leads to a local temperature increase, in particular in the radiation zone of the flame and at the same time to one leads to a substantial reduction in the amount of flue gas, the disposable amount of heat contained in the flue gas for the heat exchange in the preheating or calcination zone of the cement burning plant no longer being available to a sufficient extent, these negative effects are not present in the waste incineration process.
Im Gegenteil: Die lokale Erreichung hoher Temperaturen, vorzugsweise gegen Ende der Brennstrecke einerseits, und die Reduktion der Abgasmenge bei höherer Abgastemperatur andererseits, wirken sich positiv für die Wirtschaftlichkeit und Umweltfreundlichkeit einer Müllverbrennungsanlage aus, weil sie die Entstehung und/oder Emission von Dioxinen verhindert, die Gewinnung von Nutzenergie aus dem Abgas infolge des höheren Temperaturniveaus wirtschaftlicher ermöglicht und schließlich auch die Kosten für die Endreinigung des Abgases reduziert.On the contrary: the local attainment of high temperatures, preferably towards the end of the burning section, on the one hand, and the reduction in the amount of exhaust gas at a higher exhaust gas temperature, on the other hand, have a positive effect on the economy and environmental friendliness of a waste incineration plant because it prevents the formation and / or emission of dioxins, the production of useful energy from the exhaust gas is made possible more economically as a result of the higher temperature level and ultimately also reduces the costs for the final cleaning of the exhaust gas.
Mit Vorteil sieht eine Ausgestaltung vor, daß bei einem in der Rostfeuerung durchgeführten Müllverbrennungsprozeß Sauerstoff oberhalb des Rostes und vorzugsweise in der Nähe des Feuerraum-Auslaufes eingeblasen wird. Auch kann bei einer solchen Rostfeuerung anstelle eines Teils der Rostunterluft gezielt in der Nähe des Feuerraum-Auslaufes Sauerstoff eingesetzt werden.One embodiment advantageously provides that oxygen is blown in above the grate and preferably in the vicinity of the combustion chamber outlet in a waste incineration process carried out in the grate combustion. With such a grate firing system, oxygen can be used in the vicinity of the combustion chamber outlet instead of part of the grate under air.
Mit Vorteil ergibt sich hierdurch beispielsweise die Möglichkeit, sogenannte Altanlagen, die mit Rostfeuerungen ausgestattet sind, mit verhältnismäßig geringen Kosten zu einem wirtschaftlicheren und umweltfreundlicheren Betrieb umzustellen.This advantageously results in the possibility, for example, of converting so-called old systems, which are equipped with grate furnaces, into a more economical and environmentally friendly operation at relatively low cost.
Mit Vorteil sieht eine Ausgestaltung des Verfahrens weiter vor, daß bei einem Müllverbrennungsprozeß im Drehrohrofen die Einführung von Sauerstoff in der Tiefe des Drehrohrofens vorgenommen wird, und zwar vorzugsweise in der zweiten Hälfte des Brennweges in einer Feuerraumzone, in welcher der Müllverbrennungsprozeß die höchsten Temperaturen erreicht.Advantageously, an embodiment of the method also provides for a waste incineration process in the rotary kiln the introduction of oxygen is carried out in the depth of the rotary kiln, preferably in the second half of the combustion path in a combustion chamber zone in which the waste incineration process reaches the highest temperatures.
Ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens besteht unter anderem darin, daß die Sauerstoffeinführung an einer Stelle des Feuerraums, wo die Temperaturen bereits hoch sind und sich bevorzugt NOx bilden würde, die zur Bildung von Stickoxid führende Reaktion zum Teil gedrosselt wird, weil durch geringeren Luftüberschuß und teilweisen Ersatz der Brennluft eine Verringerung des Stickstoffanteils im Rauchgas erfolgt. Mithin steht für die Stickoxidreaktion weniger freier Stickstoff zur Verfügung.A major advantage of this method is, inter alia, that the oxygen introduction at a point in the combustion chamber where the temperatures are already high and NO x would preferentially form, the reaction leading to the formation of nitrogen oxide is in part throttled because of a lower excess of air and partial replacement of the combustion air there is a reduction in the nitrogen content in the flue gas. As a result, less free nitrogen is available for the nitrogen oxide reaction.
Für eine problemlose Durchführung des Verfahrens sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung weiter vor, daß die Zugabe von Sauerstoff durch gezielte Eindüsung in eine Zone des Feuerraumes mit Hilfe eines energiereich beschleunigten Gasstrahls vorgenommen wird.For a problem-free implementation of the method, an advantageous embodiment further provides that the addition of oxygen is carried out by targeted injection into a zone of the combustion chamber with the aid of an energy-accelerated gas jet.
Dabei kann mit Vorteil die Zugabe von Sauerstoff durch einen Gasstrahl im Gegenstrom zum Rauchgas vorgenommen werden, beispielsweise beim Drehrohrofen.The addition of oxygen can advantageously be carried out by a gas jet in countercurrent to the flue gas, for example in a rotary kiln.
Mit Vorteil wird die Finstellung der vorgesehenen Temperatur beziehungsweise Zusammensetzung des Rauchgases dadurch erreicht, daß die Menge des ausgetauschten Sauerstoffs nach Maßgabe entsprechender Führungsgrößen dieser Zustände eingestellt wird.The final setting of the intended temperature or composition of the flue gas is advantageously achieved in that the amount of oxygen exchanged is adjusted in accordance with appropriate command variables of these states.
Insbesondere kann hierdurch mit Vorteil die Qualität der Verbrennungsreaktion beim Müll durch mengengeregelte Zugabe von Sauerstoff zur Brennluft wesentlich verbessert und hierdurch zumindest gegen Ende des Brennweges die Rauchgastemperatur auf 1200 °C oder höher gesteigert werden.In particular, this can advantageously significantly improve the quality of the combustion reaction in the waste by quantity-controlled addition of oxygen to the combustion air this increases the flue gas temperature to 1200 ° C or higher at least towards the end of the combustion path.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich mit dem Verfahren nach der Erfindung auch dadurch, daß bei der Müllverbrennung im Drehrohrofen die Asche schmelzflüssig ausgetragen und in ein Wasserbad eingeleitet wird. Damit fällt die Schlacke als Granulat in laugungsresistenter Form an, die auch eine Weiterverwendung zum Beispiel als Baustoff oder als Zementklinker-Zusatz nicht mehr ausschließt.Another advantage of the method according to the invention also results in the fact that the ashes are discharged in a molten state during waste incineration in the rotary kiln and introduced into a water bath. The slag is thus produced as granules in a leach-resistant form, which also no longer excludes further use, for example as a building material or as an additive for cement clinker.
Und schließlich sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens vor, daß der Wärmeinhalt des Rauchgases der Müllverbrennung in vorzugsweise zwei Stufen zur Gewinnung von Nutzenergie herangezogen wird, wobei in einer ersten Stufe, auf relativ hohem Temperaturniveau, beispielsweise Dampf oder mechanische oder elektrische Energie gewonnen, und in einer zweiten Stufe, auf relativ niedrigerem Temperaturniveau, Nutzwärme an ein Wärmeträgermedium, beispielsweise an die Brennluft der Müllverbrennungsfeuerung abgegeben wird.And finally, an advantageous embodiment of the method provides that the heat content of the flue gas from waste incineration is preferably used in two stages for the production of useful energy, in a first stage, at a relatively high temperature level, for example steam or mechanical or electrical energy, and in a second stage, at a relatively lower temperature level, useful heat is given off to a heat transfer medium, for example to the combustion air of the waste incineration furnace.
Auf diese Weise wird beim Verfahren nach der Erfindung unter anderem die Wirtschaftlichkeit der Gewinnung von Nutzenergie aus Abfallwärme verbessert, weil durch das höhere Temperaturniveau des Rauchgases in der ersten Stufe ein höherer Wirkungsgrad erzielbar ist. Im übrigen hat die Verringerung der Brennluftmenge als Folge der Sauerstoffanreicherung den weiteren Vorteil, daß eine entsprechend' geringere Menge an Kaltluft auf Brennlufttemperatur aufgeheizt werden muß. Diese Verringerung der Brennluftmenge resultiert einerseits aus der geringeren Luftüberschußzahl beim Ingangsetzen und Entfachen der Müllverbrennung zuminαest in der ersten Hälfte der Brennstrecke und andererseits aus dem zumindest teilweisen Ersatz von Brennluft, insbesondere von Sekundärluft, in der Ausbrandzone der Feuerung.In this way, the economy of the recovery of useful energy from waste heat is improved, among other things, in the method according to the invention, because a higher efficiency can be achieved in the first stage due to the higher temperature level of the flue gas. Moreover, the reduction in the amount of combustion air as a result of the oxygen enrichment has the further advantage that a correspondingly 'smaller amount of cold air has to be heated to the temperature of the combustion air. This reduction in the amount of combustion air results on the one hand from the lower excess air number when starting and lighting the garbage incineration, at least in the first Half of the combustion path and on the other hand from the at least partial replacement of combustion air, in particular secondary air, in the combustion zone of the furnace.
Eine Anlage zur Verbrennung von Abfällen, insoesondere zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung mit einer Rostfeuerung ist dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel zum Einblasen von Sauerstoff in die Feuerung aufweist. Eine Ausgestaltung sieht vor, daß oberhalb des Rostes im Bereich des Feuerraum-Auslaufes wenigstens eine Sauerstofflanze angeordnet ist, deren Achse im Abstand vom Rost annähernd parallel mit dessen Neigung verläuft.A plant for the incineration of waste, in particular for carrying out the method according to the invention with a grate furnace, is characterized in that it has means for blowing oxygen into the furnace. One embodiment provides that at least one oxygen lance is arranged above the grate in the area of the combustion chamber outlet, the axis of which runs approximately parallel to its inclination at a distance from the grate.
Weiterhin kann bei der Anlage vorgesehen sein, daß oberhalb des Rostes im Bereich des Feuerraum-Auslaufs eine Sauerstoff-Lanze angeordnet ist, deren Achse im wesentlichen senkrecht zur Neigung des Rostes von oben schräg nach unten verläuft.Furthermore, it can be provided in the system that an oxygen lance is arranged above the grate in the area of the combustion chamber outlet, the axis of which runs essentially obliquely downwards from above, perpendicular to the inclination of the grate.
Bei einer anderen Ausgestaltung einerIn another embodiment of a
Müllverbrennungsanlage mit Rostfeuerung kann unterhalb des Rostes im Bereich von dessen Auslauf eine von unten nach oben gegen den Rost sowie gegen den Bereich des Feuerraumauslaufs gerichtete Sauerstofflanze angeordnet sein, deren Achse mit dem Rost einen Winkel zwischen 30 und 90°, vorzugsweise zwischen 45 und 60°, einschließt.Waste incineration plant with grate combustion can be arranged below the grate in the area of its outlet, an oxygen lance directed from the bottom upwards towards the grate and against the area of the combustion chamber outlet, the axis of which with the grate is an angle between 30 and 90 °, preferably between 45 and 60 ° , includes.
Eine Müllverbrennungsanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Drehrohrofen ist so ausgebildet, daß an der Austragsseite des Drehrohrofens eine dem Räuchgasstrom entgegengerichtete, in das Innere des Drehrohrofens ragende Sauerstofflanze angeordnet ist. Dabei kann die Sauerstofflanze bis etwa zu einem Drittel der Länge des Drehrohrofeπs in diesen hineinragen. Weiter sieht eine Ausgestaltung der Müllverbrennungsanlage sowohl bei einer Rostfeuerung als auch bei einer Drehrohrofenfeuerung eine Einrichtung zur Regelung der im Austausch gegen Brennluft eingetragenen Sauerstoffmenge nach Maßgabe einer Führungsgröße wie der Temperatur und/oder Zusammensetzung von Abgas vor. Diese umfaßt eine Meßsonde für die Führungsgröße und ein Einstellorgan für den Sauerstoff, sowie eine das Einstellorgan nach Maßgabe der Führungsgröße beherrschende Regeleinheit. Eine Logikeinheit vergleicht einen Temperatur-Sollwert mit dem gemessenen Temperatur-Istwert unα errechnet aus einer Abweichung der Werte in einer nachgeschalteten Reglerbeziehungsweise Rechnereinheit einen Stellimpuls, der das Sauerstoff-Einstellorgan entsprechend der Abweichung korrigiert.A waste incineration plant for carrying out the method according to the invention with a rotary kiln is designed such that an oxygen lance that projects into the interior of the rotary kiln and is directed toward the inside of the rotary kiln is arranged on the discharge side of the rotary kiln. The oxygen lance can protrude up to about a third of the length of the rotary tube furnace. Furthermore, an embodiment of the waste incineration plant provides a device for regulating the amount of oxygen entered in exchange for combustion air in accordance with a reference variable such as the temperature and / or composition of exhaust gas, both in the case of a grate furnace and in a rotary tube furnace. This comprises a measuring probe for the reference variable and an adjusting element for the oxygen, as well as a control unit which controls the adjusting element in accordance with the reference variable. A logic unit compares a target temperature value with the measured actual temperature value and calculates an actuating pulse from a deviation of the values in a downstream controller or computer unit, which corrects the oxygen setting element in accordance with the deviation.
Die Erfindung wird in schematischen Ausführungszeichnungen in einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt, wobei aus den Zeichnungen weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung entnehmbar sind. Es zeigen:The invention is shown in schematic embodiment drawings in a preferred embodiment, further advantageous details of the invention being apparent from the drawings. Show it:
Fig. 1 eine Müllverbrennungsanlage mit einem Rostofen im Schnitt,1 is a waste incineration plant with a grate furnace in section,
Fig. 2 eine Müllverbrennungsanlage mit einem Drehrohrofen in rein schematischer Darstellung als Fließbild.Fig. 2 shows a waste incineration plant with a rotary kiln in a purely schematic representation as a flow diagram.
Die Müllverbrennungsanlage nach Fig. 1 weist einen Aufgabebunker 1 für Rohmüll mit einer rein schematisch angedeuteten Austragsvorrichtung 2 in Form beispielsweise eines Stößels auf. Die von dieser in zeitlich dosierter Menge ausgetragenen Abfallstoffe 3 gelangen über eine Rutsche 4 auf den Rost 5. Zur Unterhaltung der Verbrennung wird durch den Primärluftschacht 7 eine einstellbare Menge Rostunterluft als Primärluft 9 in den Raum 10 unterhalb des Rostes 5 geleitet. Sekundärluft wird oberhalb des Rostes 5 durch Öffnungen 11 und 12 in den Feuerraum 13 eingeleitet. Um die Verbrennung stärker in Gang zu setzen, wird gemäß der Erfindung mit einer der Sauerstofflanzen 14, 15 oder 16 unter stufenweiser Drosselung vorzugsweise der Sekundärluft aus den Öffnungen 11 oder 12 Sauerstoff in den Feuerraum 13 eingeblasen. Dabei kann so vorgegangen werden, daß die Hauptmenge des Sauerstoffs mit der zum Treppenrost 5 nahezu parallel angeordneten Sauerstofflanze 15 eingetragen wird, während zur Nachverbrennung von Teilverbranntem eine geringe Menge von Sauerstoff mit der Lanze 14 annähernd senkrecht gegen den Rost 5 geblasen wird. Weiter kann zur Unterstützung eines vollständigen Ausbrandes im letzten Bereich 17 des Rostes 5 eine gegebenenfalls relativ geringe Menge Sauerstoff von unten durch die Rostplatten hindurchgeblasen werden.1 has a feed bunker 1 for raw waste with a purely schematically indicated discharge device 2 in the form of, for example, a pestle. The waste materials 3 discharged in a time-dosed quantity reach the grate 5 via a slide 4 for maintenance of the combustion an adjustable amount of grate under air as primary air 9 is passed through the primary air shaft 7 into the space 10 below the grate 5. Secondary air is introduced into the combustion chamber 13 above the grate 5 through openings 11 and 12. In order to start the combustion more strongly, according to the invention, oxygen is blown into the combustion chamber 13 from the openings 11 or 12 using one of the oxygen lances 14, 15 or 16, with gradual throttling, preferably in stages. It can be done in such a way that the main amount of oxygen is introduced with the oxygen lance 15 arranged almost parallel to the stair grate 5, while a small amount of oxygen is blown with the lance 14 approximately vertically against the grate 5 for the afterburning of partially burned. Furthermore, in order to support complete burnout in the last area 17 of the grate 5, a possibly relatively small amount of oxygen can be blown through the grate plates from below.
Die Anlage gemäß Fig. 2 mit einem Drehrohrofen 18 weist ebenfalls einen Aufgabebunker 1 mit einer Austragsvorrichtung 2 auf. Die damit ausgetragenen Abfallstoffe 3 gelangen durch die Aufgabehaube 19 in den Drehrohrofen 18 und werden darin entflammt. Brennluft wird mit der Leitung 20 eingetragen. Unter Nutzung des in der Anlage herrschenden Temperaturgleichgewichts kann mit Vorteil kalte Ansaugluft 21 im Rekuperator 22 durch Restwärme des Rauchgases erwärmt und als warme Brennluft in den Drehrohrofen 18 eingetragen werden. Dadurch ergibt sich eine Intensivierung der Flammentwicklung mit Erhöhung der Temperatur. Zur Zugabe von Sauerstoff ist beispielsweise an der Austragsseite 23 des Drehrohrofens 18 eine im Austragsgehäuse 24 fest montierte Sauersto f flanze 25 vorgesehen. Die Sauerstoffzufuhr 26 weist ein Einstellorgan 27 auf, welches von einer Reglereinheit 28 mit Hilfe der Steuerleitung 35 mengeneinstellbar geregelt wird. Dabei umfaßt die insgesamt vorhandene Regeleinrichtung 29 einen Geber 30 für eine Führungsgröße des Rauchgases, der beispielsweise in der Rauchgasleitung 31 angeordnet ist und einen ensprechenden Wert einer Führungsgröße des Rauchgases erfaßt. Ein hieraus gebildetes Signal wird mit der Signalleitung 32 der Logikeinheit 33 aufgeschaltet und darin mit einem einstellbaren Istwert 34 verglichen. Im Falle einer Abweichung wird ein Differenz-Impuls an die Regler- und Recheneinheit 28 weitergeleitet, darin ein Korrektur-Impuls errechnet und dieser mit der Steuerleitung 35 zur Einstellung des Einstellorgans 27 diesem aufgeschaltet. Auf diese Weise kann beispielsweise durch vermehrte oder verringerte Zugabe von Sauerstoff die Temperatur im Abgas der Müllverbrennungsanlage konstant gehalten werden.2 with a rotary kiln 18 also has a feed hopper 1 with a discharge device 2. The waste materials 3 thus discharged pass through the feed hood 19 into the rotary kiln 18 and are ignited therein. Combustion air is entered via line 20. Using the temperature equilibrium prevailing in the system, cold intake air 21 can advantageously be heated in the recuperator 22 by residual heat from the flue gas and introduced as warm combustion air into the rotary kiln 18. This results in an intensification of flame development with an increase in temperature. To add oxygen, for example, an oxygen plant 25 fixedly mounted in the discharge housing 24 is provided on the discharge side 23 of the rotary kiln 18. The oxygen supply 26 has an adjusting member 27 which is controlled by a control unit 28 with the aid of the Control line 35 is regulated adjustable in quantity. The overall existing control device 29 comprises a transmitter 30 for a reference variable of the flue gas, which is arranged, for example, in the flue gas line 31 and detects a corresponding value of a reference variable of the flue gas. A signal formed from this is applied to the signal line 32 of the logic unit 33 and compared therein with an adjustable actual value 34. In the event of a deviation, a differential pulse is forwarded to the controller and arithmetic unit 28, a correction pulse is calculated therein and this is applied to the control line 35 to adjust the setting member 27. In this way, the temperature in the waste gas of the waste incineration plant can be kept constant, for example by increasing or decreasing the addition of oxygen.
Die gezeigte Regeleinrichtung 29, die lediglich beispielhaft au fzu fassen ist, kann selbstverständlich auch in der Anlage gemäß Fig. 1 zum Einsatz kommen, was jedoch zur Vermeidung von Wiederholungen darin nicht dargestellt ist.The control device 29 shown, which is to be understood only as an example, can of course also be used in the system according to FIG. 1, but this is not shown in order to avoid repetitions.
Im übrigen kann jede der Anlagen eine beispielsweise zweistufige Einrichtung zur Gewinnung von Nutzenergie aus Überschußwärme des Rauchgases besitzen, wobei in einer ersten Stufe 36 rein beispielhaft eine Heißgassturbine 37 gezeigt ist, welche mit einem Generator 38 Strom erzeugt und diesen ans Netz liefert, während in einer zweiten Stufe 39 Abgaswärme, nun schon auf einem niedrigeren Temperaturniveau, im Rekuperator 22 zur Erzeugung von warmer Brennluft 20 herangezogen wird. Sodann wird das Abgas nach Entzug seiner nutzbaren Wärme mit der Abgasleitung 40 in die Abgasreinigung 41 eingeleitet und von da gemäß Pfeil 42 über einen (nicht dargestellten) Abgaskamin ins Freie abgeführt. Verbrennungsrückstände werden mit dem Drehrohrofen 18 aus dem Austragsgehause 24 in Form von schmelzflüssiger Schlacke 43 in ein Wasserbad 44 geleitet und daraus als Granulat 45 ausgetragen. Weitere Verbrεnnungsrückstände werden mit der Abgasreinigung 41 aus dem Rauchgas abgeschieden und beispielsweise mit einer Transporteinrichtung 47 zur Deponie 46 gefördert. Otherwise, each of the systems can have, for example, a two-stage device for obtaining useful energy from excess heat of the flue gas, a first stage 36 showing a hot gas turbine 37 purely by way of example, which generates electricity with a generator 38 and supplies it to the grid, while in one second stage 39 exhaust gas heat, now already at a lower temperature level, is used in the recuperator 22 to generate warm combustion air 20. Then, after its usable heat has been removed, the exhaust gas is introduced into the exhaust gas purification 41 with the exhaust gas line 40 and from there is discharged into the open via an exhaust gas chimney (not shown) according to arrow 42. Combustion residues are passed with the rotary kiln 18 from the discharge housing 24 in the form of molten slag 43 into a water bath 44 and discharged therefrom as granules 45. Further combustion residues are separated from the flue gas with the exhaust gas purification 41 and conveyed to the landfill 46, for example, with a transport device 47.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zum Verbrennen von Abfallstoffen, insbesondere von relativ feuchten und/oder heizwertarmen Abfallstoffen aus Haushaltungen, Gemeinden und Wirtschaft, kurz als Müll bezeichnet, wobei der Feuerung beim Müllverbrennungsprozeß entsprechend dem fortschreitenden Ab- beziehungsweise Ausbrand des Mülls im Verlauf des Brennweges durch den Feuerraum Brennluft in abgestufter Menge zugesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle zumindest eines Teiles der brenniuft Sauerstoff in den Feuerraum eingeblasen wird.1.Procedure for burning waste materials, in particular relatively moist and / or low calorific value waste materials from households, municipalities and the economy, briefly referred to as waste, the combustion in the waste incineration process corresponding to the progressive burning or burning out of the waste in the course of the combustion path through the combustion chamber Combustion air is added in a graduated amount, characterized in that oxygen is blown into the combustion chamber instead of at least part of the combustion air.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff dem brennenden Müll bei fortgeschrittenem Ausbrand, vorzugsweise im Bereich der zweiten Hälfte des Brennweges, zugesetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the oxygen is added to the burning garbage at advanced burnout, preferably in the region of the second half of the burning path.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem mit Primärluft und Sekundärluft durchgeführten Müllverbrennungsprozeß anstelle zumindest eines Teils der Sekundärluft Sauerstoff in den Feuerraum eingeblasen wird.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that in a waste incineration process carried out with primary air and secondary air, oxygen is blown into the combustion chamber instead of at least part of the secondary air.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Müllverbrennungsprozeß mit einem im Verhältnis zum Brennstoff im wesentlichen stöchiometrisch ausgeglichenen Anteil Brennluft im ersten Teil der Brennstrecke in Gang gesetzt und teilweise durchgeführt und dabei entstehende, noch brennfähige Zwischenprodukte wie Schwelgas und/oder Teilverbranntes durch Einsatz von Sauerstoffgas im restlichen Teil oer brennstrecke unter Erhöhung der Brenntemperatur zum vollständigen Ausörand gebracht werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the waste incineration process is started and partially carried out with a proportion of combustion air in the first part of the combustion path which is essentially stoichiometrically balanced in relation to the fuel and The resulting, still combustible intermediate products such as carbonization gas and / or partially burned products are brought to a complete extinction by using oxygen gas in the remaining part of the combustion zone while increasing the firing temperature.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem in einer Rostfeuerung durchgeführten Müllverbrennungsprozeß Sauerstoff oberhalb des Rostes eingeblasen wird.5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that in a grate combustion process carried out in a grate combustion oxygen is blown above the grate.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem in einer Rostfeuerung durchgeführten Müllverbrennungsprozeß Sauerstoff ans tel le eines Teils der Rostunterluft gezielt in der Nähe des Feuerraum-Auslaufes eingesetzt wird.6. The method according to claim 1 to 4, characterized in that in a waste combustion process carried out in a grate combustion oxygen ans tel le part of the grate under air is used in the vicinity of the combustion chamber outlet.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Müllverbrennungsprozeß im Drehrohrofen die Einführung von Sauerstoff in der Tiefe des Drehrohrofens vorgenommen wird.7. The method according to claim 1 to 4, characterized in that in a waste incineration process in the rotary kiln the introduction of oxygen is carried out in the depth of the rotary kiln.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 ois 7, dadurch gekennzeichnet , daß beim Müllverbrennungsprozeß im Drehrohrofen die Einführung von Sauerstoff vorzugsweise in der zweiten Hälfte des Brennweges in einer Feuerraumzone vorgenommen wird, in welcher der Müllverbrennungsprozess die höchsten Temperaturen erreicht.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that during the waste incineration process in the rotary kiln, the introduction of oxygen is preferably carried out in the second half of the combustion path in a combustion chamber zone in which the waste incineration process reaches the highest temperatures.
9. Verfahren nach einem der Ansprücne 1 Dis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe von Sauerstoff durch gezielte Eindüsung in eine Zone des Feuerraumes mit Hilfe eines energiereich beschleunigten Gasstrahls vorgenommen wird. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the addition of oxygen is carried out by targeted injection into a zone of the combustion chamber with the aid of an energy-accelerated gas jet.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis10. The method according to one or more of claims 1 to
9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe von Sauerstoff durch einen Gasstrahl im Gegenstrom zum Rauchgas vorgenommen wird.9, characterized in that the addition of oxygen is carried out by a gas jet in countercurrent to the flue gas.
11. Verfahren nach Riπem oder mehreren der Ansprüche 1 bis11. The method according to Riπem or more of claims 1 to
10, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des im Austausch gegen Brennluft in die Feuerung eingeführten Sauerstoffs nach Maßgabe der Verbrennungstemperatur eingestellt wird.10, characterized in that the amount of oxygen introduced into the furnace in exchange for combustion air is adjusted in accordance with the combustion temperature.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des im Austausch gegen Brennluft in die Feuerung eingeführten Sauerstoffs nach Maßgabe der Abgaszusammensetzung eingestellt wird.12. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the amount of oxygen introduced into the furnace in exchange for combustion air is adjusted according to the exhaust gas composition.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis13. The method according to one or more of claims 1 to
12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausorandtemperatur des Mülls durch mengengeregelte Zugabe von Sauerstoff zur Brennluft, zumindest gegen Ende des Brennweges vom Müll im Feuerraum, auf 1200 °C oder höher gesteigert wird.12, characterized in that the outside temperature of the waste is increased to 1200 ° C or higher by quantity-controlled addition of oxygen to the combustion air, at least towards the end of the combustion path from the waste in the combustion chamber.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis14. The method according to one or more of claims 1 to
13, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Müllverbrennung im Drehrohrofen die Asche schmelzflüssig ausgetragen und in ein Wasserbad eingeleitet wird.13, characterized in that the ashes are discharged in a molten state during waste incineration in a rotary kiln and introduced into a water bath.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis15. The method according to one or more of claims 1 to
14, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeinhalt des Rauchgases der Müllverbrennung in vorzugsweise zwei Stufen zur Gewinnung von Nutzenergie herangezogen wird, wobei in einer ersten Stufe auf relativ hohem Temperaturniveau, beispielsweise Dampf oder mechanische oder elektrische Energie gewonnen und in einer zweiten Stufe auf relativ niedrigem Temperaturniveau Nutzwärme an ein Wärmeträgermedium, beispielsweise an die Brennluft der Müllverbrennungsfeuerung abgegeben wird. 14, characterized in that the heat content of the flue gas from the waste incineration is preferably used in two stages to obtain useful energy, being obtained in a first stage at a relatively high temperature level, for example steam or mechanical or electrical energy, and in a second stage at a relatively low temperature level Useful heat is given off to a heat transfer medium, for example to the combustion air of the waste incineration furnace.
16. Anlage zur Verbrennung von Abfällen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, mit einer Rostfeuerung, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel (14, 15, 16) zum Einblasen von Sauerstoff in die Feuerung aufweist.16. Waste incineration plant, in particular for carrying out the method according to one or more of claims 1 to 15, with a grate furnace, characterized in that it has means (14, 15, 16) for blowing oxygen into the furnace.
17. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Rostes (5), im Bereich des Feuerraum-Auslaufs (50) wenigstens eine Sauerstofflanze (15) angeordnet ist, deren Achse im Abstand vom Rost (5) annähernd parallel mit dessen Neigung verläuft.17. Plant according to claim 16, characterized in that above the grate (5), in the region of the combustion chamber outlet (50) at least one oxygen lance (15) is arranged, the axis thereof at a distance from the grate (5) approximately parallel with its inclination runs.
18. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Rostes (5) im Bereich des Feuerraum-Auslaufs (50) eine Sauerstofflanze (14) angeordnet ist, deren Achse im wesentlichen senkrecht zur Neigung des Rostes (5) von oben schräg nach unten verlaufend gerichtet ist.18. Plant according to claim 16, characterized in that above the grate (5) in the region of the combustion chamber outlet (50) an oxygen lance (14) is arranged, the axis of which is obliquely substantially perpendicular to the inclination of the grate (5) from above is directed below.
19. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Rostes (5) im Bereich von dessen Auslauf (10) eine von unten nach oben gegen den Auslaufbereich des Feuerraums (50) gerichtete Sauerstofflanze (16) angeordnet ist, deren Achse mit dem Rost (5) einen Winkel zwischen 30 und 90°, vorzugsweise zwischen 45 und 60°, einschließt.19. Plant according to claim 16, characterized in that below the grate (5) in the region of its outlet (10) from bottom to top against the outlet region of the combustion chamber (50) directed oxygen lance (16) is arranged, the axis of which Grate (5) forms an angle between 30 and 90 °, preferably between 45 and 60 °.
20. Anlage zum Verbrennen von Abfällen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15 mit einer Drehrohrofeπfeuerung, dadurch gekennzeichnet, daß an der Austragsseite (23) des Drehrohrofens (18) eine dem Rauchgasstrom entgegengerichtete, in das Innere des Drehrohrofens (18) ragende Sauerstofflanze (25) angeordnet ist.20. Plant for incinerating waste, in particular for carrying out the method according to one or more of claims 1 to 15 with a rotary kiln furnace, characterized in that on the discharge side (23) of the rotary kiln (18) a flue gas flow opposite to the inside of the Rotary tube furnace (18) projecting oxygen lance (25) is arranged.
21. Anlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstofflanze (25) bis etwa zu einem Drittel der Länge des Drehrohrofens (18) in diesen hineinragt. 21. Plant according to claim 20, characterized in that the oxygen lance (25) projects up to about a third of the length of the rotary kiln (18) in this.
22. Anlage nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Einrichtung zur Einstellung der in die Feuerung eingeblasenen, gegen Brennluft ausgetauschten Sauerstoffmenge nach Maßgabe einer Führungsgröße wie Temperatur oder Zusammensetzung des Rauchgases aufweist, welche einen Geber (30) für die Führungsgröße, ein Einstellorgan (27) für die Menge des Sauerstoffs und eine Reglereinheit (29) mit Sollwerteingabe (34) und einer Logikeinheit (33) zum Vergleich von Sollwert und Istwert, sowie mit einer Rechner- und Reglereinheit (28) mit integriertem Stellimpulsgeber umfaßt. 22. Plant according to one of claims 16 to 21, characterized in that it has a device for adjusting the amount of oxygen blown into the furnace and exchanged for combustion air in accordance with a reference variable such as temperature or composition of the flue gas, which has a transmitter (30) for the Command variable, an adjusting member (27) for the amount of oxygen and a controller unit (29) with setpoint input (34) and a logic unit (33) for comparing the setpoint and actual value, and includes a computer and controller unit (28) with an integrated control pulse generator .
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