[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung sowie ein Verfahren
zur Zuführung von Brennstoffen in eine Brennkammer von Verbrennungsanlagen. Die vorliegende
Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung zur Zuführung von flugfähigen bzw.
schüttfähigen Sekundärbrennstoffen in den Verbrennungsraum bzw. in Brennkammern von
Verbrennungsanlagen unter Ausnutzung der Schwerkraft.
[0002] Sekundärbrennstoffen sind heterogene Schüttstoffe, die neben den primären festen
(z. B. Kohle), flüssigen (z. B. Heizöl) oder gasförmigen (z. B. Erdgas) Brennstoffen
einer Verbrennungsanlage zugeführt werden. Dabei kann es sich um Holzspäne, Holzschnitzel,
Stäube und Faserstoffe, Hausmüll aber auch zerkleinerte Kunststoffteile handeln, die
in Müllverbrennungsanlagen oder ähnlichen Verbrennungsanlagen entsorgt werden sollen.
Als Sekundärbrennstoffe bzw. sekundäre Brennstoffe werden beispielsweise auch Plastik,
Sägemehl oder Teppichbodenabfälle verwendet.
[0003] Als flugfähige bzw. schüttfähige Sekundärbrennstoffe sind solche Brennstoffe zu verstehen,
die in kleineren Stücken oder Schnipseln in den Verbrennungsraum von Verbrennungsanlagen
eingebracht werden und dabei ein ballistisches Flug- oder Fallverhalten von leichtem
Schüttgut mit verhältnismäßig geringer Dichte aufweisen. Es sind bereits Vorrichtungen
zur Zuführung von Brennstoffen in den Verbrennungsraum von Verbrennungsanlagen bekannt,
wobei in Fachkreisen flugfähige bzw. schüttfähige Sekundärbrennstoffe auch als "Fluff",
der Verbrennungsraum bzw. die Brennkammer als "Combustion Chamber" und die Zuführungsvorrichtungen
als "Inducer" bezeichnet werden.
[0004] Aus der
DE 10202490C1 ist eine Vorrichtungen bekannt zur Einbringung von Sekundärbrennstoffen in eine Verbrennungsanlage
mit einem als Schleuse ausgestalteten Schneckenförderer (Stoffschnecken-Schleuse)
und einem zentralen Schneckenrohr, das als Zuführrohr für ein Fördergas, insbesondere
Förderluft, dient. Demnach geschah die Zuführung von Sekundärbrennstoffen in einen
Kalzinator bisher in den meisten Fallen diskontinuierlich, z.B. über Pendelklappen,
oder kontinuierlich mittels einer pneumatischen Förderung oder einer mechanischen
Schneckenförderung.
[0005] In jüngerer Zeit kommen vermehrt in Zementwerken im Bereich des Kalzinators spezielle
Brennkammern für den dosierten Eintrag und die Verbrennung von Sekundärbrennstoffen
zum Einsatz. Solche Brennkammern im Bereich des Kalzinators, sogenannte "Combustion
Chambers", waren bislang nicht bekannt und erfordern eine besondere Art der Zuführung
der Brennstoffe in den Brennraum. Die neue Art der Brennkammertechnik erfordert eine
Zuführung insbesondere der Sekundärbrennstoffe unter möglichst konstanten Bedingungen.
[0006] Eine pneumatische Förderung der Brennstoffe mittels einer Schleuse und einer Förderleitung
ist zwar in der Lage, eine konstante Zuführung der Brennstoffe zu erzielen, scheidet
aber wegen der Anforderungen des vorliegenden Einsatzorts am Ofeneingang verfahrensbedingt
aus, da die für die Brennkammer zulässigen Luftmengen zu gering sind um eine betriebssichere
pneumatische Förderung aufrecht zu erhalten.
[0007] Der Erfindung liegt die daher Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren
zur Einbringung von Brennstoffen in eine Verbrennungsanlage zu schaffen, wobei die
Einbringung von Brennstoffen in die Verbrennungsanlage unter möglichst konstanten
Bedingungen erfolgt, ohne den Betrieb der Verbrennungsanlage zu beeinträchtigen bzw.
die Betriebsbedingungen der Brennkammer wesentlich zu verändern.
[0008] Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, einen Ersatz für eine
Doppel-Schleuse, insbesondere einer HESS-Doppel-Schleuse, in einer Verbrennungsanlage,
insbesondere einem HOLCIM-Werk, zu schaffen, mit dem Ziel einer direkten Dosierung
von Sekundärbrennstoffen in den Verbrennungsraum, insbesondere in eine sogenannte
"Combustion Chamber".
[0009] Diese Aufgaben werden durch die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie durch das erfindungsgemäße
Verfahren mit den in den unabhängigen Ansprüchen definierten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0010] Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Einbringung eines Volumenstroms von gestückelten
Brennstoffen in den Verbrennungsraum einer Verbrennungsanlage ist gekennzeichnet durch
Mittel zum druckbeaufschlagten Einbringen eines Förderfluids in die Zuführungsvorrichtung,
wodurch der Volumenstrom der Brennstoffe in eine rotierende Wirbelbewegung versetzt
wird.
[0011] Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die oben genannten
Aufgaben gelöst durch ein Verfahren zum Einbringen eines Volumenstroms von gestückelten
Brennstoffen in den Verbrennungsraum einer Verbrennungsanlage, das gekennzeichnet
ist durch das druckbeaufschlagte Einbringen eines Förderfluids in die Zuführungsvorrichtung
in einer Weise, dass der Volumenstrom der Brennstoffe in eine rotierende Wirbelbewegung
versetzt wird.
[0012] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungemäßen Verfahrens wird aus einer
Anzahl von Drall-Düsen das Förderfluid unter Druck derart in einen Einlauftrichter
der Zuführungsvorrichtung eingeblasen, dass größere Stücke im Volumenstrom der Brennstoffe
radial nach außen an die Wand des Einlauftrichters getrieben und auf einer Spiralbahn
im Einlauftrichter durch den Einfluss der Schwerkraft nach unten in Richtung des Trichterauslaufs
bewegt werden. Dabei wird der Druck und die zugeführte Menge des Förderfluids vorzugsweise
derart eingestellt werden, dass eine möglichst gleichmäßige Verwirbelung und/oder
Verteilung des Volumenstroms der Brennstoffe in der Zuführungsvorrichtung erzielt
wird. Die Verwirbelung und/oder Verteilung des Volumenstroms der Brennstoffe wird
insbesondere dadurch begünstigt, indem die Drall-Düsen mit einer tangentialen Richtung
bezüglich des Umfangs der Einlauftrichters angeordnet werden. Auf diese Weise erhält
der Volumenstrom der Brennstoffe in der Zuführungsvorrichtung eine tangentiale Komponente
und wird in eine Wirbelbewegung versetzt.
[0013] Zusätzlich kann durch eine Anzahl von Ringspalten in der Zuführungsvorrichtung druckbeaufschlagtes
Förderfluid derart auf den Volumenstrom der Brennstoffe gerichtet werden, dass der
Volumenstrom der Brennstoffe über den Querschnitt der rohrförmigen Zuführungsvorrichtung
möglichst gleichmäßig verteilt wird und zum unteren offenen Ende der Zuführungsvorrichtung
in Richtung des Verbrennungsraums der Verbrennungsanlage beschleunigt wird. Durch
die Anzahl der Drall-Düsen und/oder durch die Anzahl der Ringspalten kann das Förderfluid
derart in den rohrförmigen Hauptteil oder ein Fallrohr der Zuführungsvorrichtung eingeblasen
werden, dass ein Entweichen von Staub, eine Leckluftrückführung oder Rückströmung
heißer Ofengase, Rauchgase oder Flammen aus dem Verbrennungsraum der Verbrennungsanlage
in Richtung der Zuführungsvorrichtung verhindert wird.
[0014] Der Druck und die Menge des durch die Anzahl von Ringspaltdüsen zugeführten Förderfluids
ist derart einstellbar, dass eine möglichst gleichmäßige Verwirbelung und/oder Verteilung
des Volumenstroms der Brennstoffe erzielt wird.
[0015] Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber dem bisher bekannten Stand der Technik
besteht in der Einsparung einer mechanischen Schleuse im Bereich der Beschickung von
Brennkammern unter der Einwirkung der Schwerkraft. Ferner kann die erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Zuführung von Brennstoffen/Sekundärbrennstoffen in Brennkammern von
Verbrennungsanlagen vorteilhaft hinter einer geeigneten Dosierungsvorrichtung angeordnet
werden, wie z.B. einer Dosierschnecke, aus der die Brennstoffe/Sekundärbrennstoffe
kontinuierlich ausgegeben werden.
[0016] Die vorliegende Erfindung ist sowohl zur Zuführung von Brennstoffen in den Hauptbrennraum
einer Verbrennungsanlage als auch zur Zuführung von Brennstoffen in einen Kalzinator
anwendbar, der sich in der Regel am Ofeneinlauf befindet. Ein Kalzinator dient beispielsweise
bei der Zementherstellung der Vorbereitung und Entsäuerung des Rohmehls, d.h. der
Umwandlung von CaCO
3 in CaO. Bei der Zementherstellung wird der im Steinbruch gebrochene Kalkstein zunächst
zu Rohmehl gemahlen und anschließend in Mischsilos homogenisiert, wobei Zusätze wie
Ton, Sand oder Eisenerz die gewünschte chemische Zusammensetzung ergeben. In Drehrohröfen
wird das Rohmehl dann zu Zementklinker gebrannt. Dabei können verschiedenartige Kohlenstäube
oder Sekundärbrennstoffe als Brennstoffe eingesetzt werden, die mittels spezieller
Dosiervorrichtungen bei der Zufuhr zum Hauptbrenner (am Ofenauslauf) und zum Kalzinator
(am Ofeneinlauf) dosiert werden müssen. Dies erfolgt in vorteilhafter Weise durch
eine Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zur Zuführung von flugfähigen bzw.
schüttfähigen oder gestückelten Sekundärbrennstoffen in den Verbrennungsraum bzw.
in die Brennkammer.
[0017] Bei der Einbringung von Brennstoffen bzw. Sekundärbrennstoffen in einen Brenner ist
neben einer kontinuierlichen Transportbewegung der Brennstoffe die erforderliche Abdichtung
des Brennraums ein weiterer wichtiger Aspekt, da gewährleistet werden muss, dass weder
Rauchgase noch Funken bzw. Flammen aus dem Brennraum in die Zuführungsvorrichtung
zurückschlagen können.
[0018] Unter diesem Aspekt bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass durch die
konstanten und ausreichenden Förderfluid-Strom und dadurch bedingt durch einen konstanten
und ausreichenden Volumenstrom der Sekundärbrennstoffe in der erfindungsgemäßen Zuführungsvorrichtung
eine Sperrwirkung erzeugt wird, die Rauchgase, Funken oder Flammen aus dem Brennraum
daran hindern, in die Zuführungsvorrichtung zu gelangen. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße
Brennerzuführung einen Absperrschieber umfassen, der bei einem Anlagenstillstand als
Sicherheitsabsperrung dient, um einenn Staubaustritt oder Austritt von Verbrennungsgasen
aus dem Brennraum zu verhindern.
[0019] Die Brennerzuführung nach der vorliegenden Erfindung bietet auch die Möglichkeit
einer bezüglich der Brennkammer im Wesentlichen mittigen Einschleusung selbst größerer
Volumenströme von sekundären Brennstoffen in die Brennkammer des Brenners. Mit Hilfe
der erfindungsgemäßen Zuführungsvorrichtung kann beispielsweise ein Volumenstrom sekundärer
Brennstoffe von mehr als 200 m
3/h mit minimalem Förderfluid-Strom und dadurch mit minimaler Beeinträchtigung des
Verbrennungsprozesses in den Brennraum eingebracht werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann mittels Einsatzes von fokussierende
Strömungsführungen oder fokussierenden Drall-Düsen (DN400) eine weitgehend punktuelle
Einschleusung größerer Volumenströme sekundärer Brennstoffe in den Brenner erzielt
werden.
[0020] Die vorliegende Erfindung löst damit ferner den Konflikt eines verdichteten Volumenstroms
sekundärer Brennstoffe aus einer Dosierschnecke gegenüber einem dispergierten Volumenstrom
von Sekundärbrennstoffen im Brennraum, wie er bei bisher bekannten Vorrichtungen bestanden
hat. Mit der erfindungsgemäßen Zuführungsvorrichtung erhält der Volumenstrom der Sekundärbrennstoffe
eine ausgeprägte und damit verzögerte Fallphase oder "Flugphase" innerhalb der Brennkammer,
was eine längere Verweilzeit der Sekundärbrennstoffe in der Brennzone der Brennkammer
zur Folge hat und einen besseren Ausbrand bzw. eine vollständigere Verbrennung der
Sekundärbrennstoffe bewirkt.
[0021] Die Brennerzuführung nach der vorliegenden Erfindung bietet somit die folgenden Vorteile
und Lösungen:
■ Eine bislang erforderliche mechanische Abdichtung des Brenners in Richtung Zuführungsvorrichtung
wird durch den Strom des Förderfluids bzw. der Förderluft ersetzt und damit obsolet.
■ Der Förderfluid-Strom kann zur Konditionierung, insbesondere zur Auflockerung des
Volumenstroms der Brennstoffe bzw. der Sekundärbrennstoffe ausgenutzt werden.
■ Durch die erfindungsgemäße Zuführungsvorrichtung kann schon im Einlauftrichter ein
Vordrall des Volumenstroms der sekundären Brennstoffe erzeugt werden.
■ Durch den Strom des Förderfluids kann eine geeignete Ausrichtung des Volumenstroms
sekundärer Brennstoffe für die Zuführung zum Brenner erzielt werden.
■ Durch die Verwirbelung des Volumenstroms der Brennstoffe/Sekundärbrennstoffe kann
darin ein Drall erzeugt werden, der vorzugsweise mit dem Drall des Brenners übereinstimmt.
■ Durch die Verwirbelung des Volumenstroms der Brennstoffe/Sekundärbrennstoffe können
diese aufgelockert und etwaige Verklumpungen aufgelöst werden.
■ Die Auflockerung bzw. Zerlegung des Volumenstroms der Brennstoffe durch die Wirkung
der erfindungsgemäßen Zuführungsvorrichtung unterstützt eine vollständigere Verbrennung
der Brennstoffe im Brenner.
■ Durch die erfindungsgemäße Zuführungsvorrichtung kann die Effizienz und die Leistung
des Gesamtsystems verbessert werden, indem insbesondere mit Hilfe des Förderfluid-Stroms
die Parameter zur Dosierung der Brennstoffe, des Brenners und des Brennprozesses in
ein günstiges Verhältnis gebracht werden.
[0022] Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1
- eine perspektivische Darstellung des prinzipiellen Aufbaus der Zuführungsvorrichtung
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
- Figur 2
- eine Schnittdarstellung der Zuführungsvorrichtung gemäß der in Figur 1 dargestellten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[0023] Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
umfasst die erfindungsgemäße Zuführungsvorrichtung einen im Wesentlichen rohrförmigen
Hauptteil oder Fallrohr 3 mit einer senkrechten Koaxialachse A, der an seinem oberen
Ende und an seinem unteren Ende jeweils eine offene Stirnseite aufweist. Das untere
Ende des rohrförmigen Hauptteils 3 der Zuführungsvorrichtung ist an einen Brenner
bzw. an einen Verbrennungsraum ("combustion chamber") einer Verbrennungsanlage (nicht
dargestellt) angeschlossen. Am oberen Ende des rohrförmigen Hauptteils 3 der Zuführungsvorrichtung
ist ein Einlauftrichter 1 angeordnet, der den aus einer Dosierungsvorrichtung (nicht
dargestellt) herabfallenden Volumenstrom von Brennstoffen oder Sekundärbrennstoffen
aufnimmt. Dazu weist der Einlauftrichter 1 an seinem oberen Rand einen Flansch 6 auf,
über den der Einlauftrichter 1 mit der Dosierungsvorrichtung fest verbunden werden
kann.
[0024] Der Einlauftrichter 1 ist mit Drall-Düsen 5 versehen, die im oberen Bereich des Einlauftrichters
1 über dessen gesamten Umfang verteilt angeordnet sind. Aus den Drall-Düsen 5 wird
ein Förderfluid unter Druck in den Einlauftrichter 1 eingeblasen, die den aus der
Dosierungsvorrichtung herabfallenden Volumenstrom von Brennstoffen bzw. Sekundärbrennstoffen
in eine rotierende Drallbewegung versetzt. In Figur 1 ist gut zu erkennen, dass die
Drall-Düsen 5 mit einer tangentialen Richtung bezüglich der Wand im oberen Teil des
Einlauftrichters 1 angeordnet sind. Dadurch vollzieht der Volumenstrom der Sekundärbrennstoffe
im Einlauftrichter 1 eine rotierende Wirbelbewegung, die den Volumenstrom auseinanderzieht
und damit auflockert. Dieses Förderfluid kann ein beliebiges Gas, z.B. Luft, oder
auch eine Flüssigkeit sein. Das Förderfluid oder Fördergas sollte dabei so gewählt
werden, dass es den Verbrennungsprozess im Brenner unterstützt oder zumindest nicht
nachteilig beeinflusst.
[0025] Aufgrund der in dem Wirbel des Volumenstroms der Brennstoffe wirkenden Zentrifugalkraft,
werden lange sperrige Stücke, die besonders in sekundären Brennstoffen enthalten sein
können, radial nach außen an die Wand des Einlauftrichters 1 getrieben und durch das
aus den Drall-Düsen 5 strömende Förderfluid auf einer Spiralbahn im Einlauftrichter
1 durch den Einfluss der Schwerkraft nach unten in Richtung des Trichterauslaufs bewegt.
Durch die Spiralbahn des Volumenstroms im Einlauftrichter legen die Brennstoffteile
einen längeren Weg zum Trichterauslauf zurück, so dass etwaige Verklumpungen im Volumenstrom
der Brennstoffe bzw. Sekundärbrennstoffe mehr Zeit haben, sich aufzulösen, was durch
das Förderfluid aus den Drall-Düsen 5 noch unterstützt wird. Die Ausrichtung der Drall-Düsen
5 im Einlauftrichter 1 ist vorzugsweise nach dem Hauptdrall des Brenners, d.h. nach
dem Drall in der Brennkammer der Verbrennungsanlage ausgerichtet. Ferner ist die durch
die Drall-Düsen 5 in den Einlauftrichter 1 zugeführte Fluidmenge vorzugsweise einstellbar,
um eine optimale bzw. möglichst gleichmäßige Verwirbelung des Volumenstroms der Brennstoffe
im Einlauftrichter 1 zu erzielen.
[0026] Gemäß der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
umfasst die Vorrichtung zur Brennerzuführung zumindest einen Ringspalt 9, der zwischen
der Wandung des unteren Bereichs 8 des Einlauftrichters 1 und der Wandung des rohrförmigen
Hauptteils bzw. Fallrohrs 3 ausgebildet ist. Dieser Ringspalt 9 kann beispielsweise
ausgebildet werden, indem der untere Bereich 8 in den rohrförmigen Hauptteil bzw.
das Fallrohr 3 ein Stück weit eingefügt wird und der untere Bereich 8 des Einlauftrichters
1 einen geringeren Durchmesser aufweist als der rohrförmige Hauptteil 3.
[0027] Zusätzlich oder alternativ können Ringspalte oder Einlassschlitze 9 im unteren Bereich
8 des Einlauftrichters 1 und/oder unterhalb des Einlauftrichters 1 im rohrförmigen
Hauptteil 3 der Zuführungsvorrichtung ausgebildet sein. Bei der in den Figuren dargestellten
Ausführungsform ist der Ringspalt 9 in einem zwischen dem Einlauftrichter 1 und dem
rohrförmigen Hauptteil 3 von einem Ringspaltrohr 2 umgeben. Zusätzlich oder alternativ
können weitere Ringspalte teilweise oder vollständig am Umfang des Einlauftrichters
1 des rohrförmigen Hauptteils 3 oder des Ringspaltrohrs 2 vorgesehen sein. So können
beispielsweise mehrere Ringspalte an der Wand im unteren Bereich 8 des Einlauftrichters
1, im rohrförmigen Hauptteil 3 und/oder im Ringspaltrohr 2 ausgebildet sein.
[0028] Durch die Anzahl der Ringspalten 9 wird weiteres Förderfluid unter Druck in den rohrförmigen
Hauptteil 3 der Zuführungsvorrichtung eingeblasen. Der Ringspalt 9 hat nun die Aufgabe
die aufgelockerten und über den gesamten Querschnitt der rohrförmigen Zuführungsvorrichtung
verteilten Brennstoffe/Sekundärbrennstoffe nach unten zur unteren offenen Stirnseite
der Zuführungsvorrichtung in Richtung des Brennerrohres (nicht dargestellt) zu beschleunigen.
Durch die aus dem Ringspalt 9 austretende Fluidströmung wird dem aus dem Trichter
1 in das Ringspaltrohr 2 einfallenden Volumenstrom von Brennstoffen/Sekundärerbrennstoffen
weitere Impulsenergie zugeführt. Der Volumenstrom der Brennstoffe/Sekundärbrennstoffe
wird dabei in Richtung des Brenners am unteren offenen Ende der Zuführungsvorrichtung
beschleunigt. Dadurch wird auch eine Rückströmung heißer Ofenabgase aus dem Brenner
in den Bereich der Zuführungsvorrichtung oder gar in Richtung der Dosierungsvorrichtung
oberhalb der Zuführungsvorrichtung vermeiden.
[0029] Das Ringspaltrohr 2 kann auch so ausgebildet sein, dass es eine innere und der äußere
Wand mit einem einen ringförmigen Innenraum 10 umfasst, in den das Förderfluid zunächst
eingeleitet wird. Die äußere Wand des Ringspaltrohrs 2 ist geschlossen, während die
innere Wand des Ringspaltrohrs 2 eine Anzahl von Spalten oder Schlitze 9 aufweist,
durch die das Förderfluid in den zylindrischen Innenraum des Ringspaltrohrs 2 eintreten
kann. Der über die Anzahl von Ringspalten 9 in der inneren Wand des Ringspaltrohrs
2 eintretende Förderfluid-Strom kann über eine Förderfluid-Zuleitung 4 zugeführt werden,
die beispielsweise an die äußere Wand des Ringspaltrohrs 2 angeflanscht ist und das
Förderfluid in den ringförmigen Innenraum 10 des Ringspaltrohrs 2 unter Überdruck
einleitet.
[0030] Alternativ können die Ringspalten 9 auch im unteren Teil 8 des Einlauftrichters 1
vorgesehen sein, der von dem Ringspaltrohr 2 umgeben ist. Weiterhin alternativ können
die Ringspalten 9 auch im rohrförmigen Hauptteil 3 vorgesehen sein, der von dem Ringspaltrohr
2 umgeben ist.
[0031] Wie oben beschrieben ist durch den Übergang zwischen dem unteren Bereich 8 des Einlauftrichters
1 und dem rohrförmigen Hauptteil bzw. Fallrohr 3 ein Ringspalt vorgesehen, der von
dem Ringspaltrohr 2 umgeben wird. Zusätzlich oder alternativ können in dem unteren
Bereich 8 des Einlauftrichters 1, der in das Ringspaltrohr 2 hineinragt, Spalten oder
Schlitze vorgesehen sein, durch die das Förderfluid aus dem Innenraum 10 des Ringspaltrohrs
2 durchtreten kann, um darin den Volumenstrom der Brennstoffe/Sekundärbrennstoffe
auf die oben beschriebene Weise zu beeinflussen. Alternativ können auch in dem Bereich
des rohrförmigen Hauptteils bzw. Fallrohrs 3, der von dem Ringspaltrohr 2 umgebenen
ist, Spalten vorgesehen sein, durch die das Förderfluid aus dem Innenraum 10 des Ringspaltrohrs
2 in den inneren Bereich des rohrförmigen Hauptteils bzw. Fallrohrs 3 eintreten kann,
um auf den Volumenstrom der Brennstoffe/Sekundärbrennstoffe einzuwirken.
[0032] Die durch die Anzahl von Ringspaltdüsen 9 zugeführte Fluidmenge ist vorzugsweise
einstellbar, um eine optimale bzw. möglichst gleichmäßige Verwirbelung und Verteilung
des Volumenstroms der Brennstoffe/Sekundärbrennstoffe in der Zuführungsvorrichtung
zu erzielen.Der durch den Fluidstrom aus den Drall-Düsen 5 im Einlauftrichter 1 erzeugte
Wirbel des Volumenstroms der Brennstoffe kann durch tangentialen bzw. radialen Versatz
des Ringspaltrohrs 2 gegenüber dem rohrförmigen Hauptteil 3 der Zuführungsvorrichtung
unterstützt oder weiter verstärkt werden. Ein solcher radialer Versatz des Ringspaltrohrs
2 gegenüber dem Hauptteil 3 der Zuführungsvorrichtung kann beispielsweise durch einen
größeren Durchmesser des Ringspaltrohrs 2 gegenüber dem Hauptteil 3 der Zuführungsvorrichtung
erzielt werden.
[0033] Gemäß der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
kann der rohrförmige Hauptteil 3 der Vorrichtung zur Brennerzuführung für Brennstoffe
oder Sekundärbrennstoffe auch als das Fallrohr 3 ausgebildet sein, das sich unterhalb
des Einlauftrichters 1 anschließt. Über einen Auslaufflansch 7 am unteren Ende des
Fallrohrs bzw. des rohrförmigen Hauptteils 3 kann eine Verbindung zum bauseitigen
Brenner (nicht dargestellt) hergestellt werden. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße
Zuführungsvorrichtung eine mechanische Zuführung der Brennstoffe zum Brenner sowie
eine bislang erforderliche Abdichtung des Brenners in Richtung der Zuführungsvorrichtung
ersetzen.
[0034] Durch die erfindungsgemäße Zuführungsvorrichtung kann bereits im Einlauftrichter
1 ein Vordrall des Volumenstroms der sekundären Brennstoffe erzeugt werden. Ferner
kann der Förderfluid-Strom in der erfindungsgemäßen Zuführungsvorrichtung zur Konditionierung
und Auflockerung des Volumenstroms der Brennstoffe bzw. der Sekundärbrennstoffe verwendet
werden. Die Auflockerung bzw. gleichmäßige Verteilung des Volumenstroms der Brennstoffe
durch die Wirkung der erfindungsgemäßen Zuführungsvorrichtung unterstützt eine bessere
Verbrennung der Brennstoffe/Sekundärbrennstoffe im Brenner, was die Effizienz und
die Leistung des Gesamtsystems verbessert.
Liste der Bezugszeichen
[0035]
- 1
- Einlauftrichter
- 2
- Ringspaltrohr
- 3
- rohrförmiges Hauptteil bzw. Fallrohr der Zuführungsvorrichtung
- 4
- Förderfluid-Zuführleitung
- 5
- Drall-Düsen
- 6
- Flansch am Einlauftrichter 1
- 7
- Flansch am rohrförmigen Hauptteil bzw. Fallrohr 3
- 8
- unterer Bereich des Einlauftrichters 1
- 9
- Ringspalten
- 10
- Innenraum zwischen des Ringspaltrohrs 2
- A
- Mittelachse des rohrförmigen Hauptteils bzw. Fallrohrs 3
- B
- Mittelachse der Förderfluid-Zuführleitung 4
1. Vorrichtung zur Einbringung eines Volumenstroms von gestückelten Brennstoffen in den
Verbrennungsraum einer Verbrennungsanlage, gekennzeichnet durch Mittel zum druckbeaufschlagten Einbringen eines Förderfluids in die Zuführungsvorrichtung,
wodurch der Volumenstrom der Brennstoffe in eine rotierende Wirbelbewegung versetzt
wird.
2. Zuführungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mittel eine Anzahl von Drall-Düsen
(5) umfassen, die so ausgebildet und derart angeordnet sind, dass aus den Drall-Düsen
(5) unter Druck austretendes Förderfluid auf den Volumenstrom der Brennstoffe gerichtet
wird und eine rotierende Wirbelbewegung des Volumenstroms der Brennstoffe auf seinem
Weg in den Verbrennungsraum verursacht.
3. Zuführungsvorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die Drall-Düsen (5) im
oberen Bereich eines Einlauftrichters (1) über dessen Umfang verteilt angeordnet sind
und die Drall-Düsen (5) derart ausgerichtet sind, dass das aus den Drall-Düsen (5)
unter Druck austretende Förderfluid den Volumenstrom der Brennstoffe in eine rotierende
Wirbelbewegung versetzt, der dem Hauptdrall des Brenners und damit dem Drall im Verbrennungsraum
der Verbrennungsanlage entspricht.
4. Zuführungsvorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die Drall-Düsen (5) derart
angeordnet und ausgerichtet sind, dass das aus den Drall-Düsen (5) austretende Förderfluid
unter Druck in einer tangentialen Richtung bezüglich des Umfangs des Einlauftrichters
(1) in die Zuführungsvorrichtung eingeblasen wird, so dass ein aus der Dosierungsvorrichtung
herabfallender Volumenstrom von schüttfähigen Sekundärbrennstoffen in eine rotierende
Drallbewegung versetzt wird.
5. Zuführungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zuführungsvorrichtung
einen im Wesentlichen rohrförmigen Hauptteil (3) umfasst, der an seinem oberen Ende
und an seinem unteren Ende jeweils eine offene Stirnseite aufweist, wobei an das obere
Ende des rohrförmigen Hauptteils (3) der Zuführungsvorrichtung ein Einlauftrichter
(1) angeordnet ist und das untere Ende des rohrförmigen Hauptteils (3) der Zuführungsvorrichtung
an einen Verbrennungsraum einer Verbrennungsanlage oder an einen Kalzinator angeschlossen
ist.
6. Zuführungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zuführungsvorrichtung
zumindest einen Ringspalt (9) zum druckbeaufschlagten Einbringen eines Förderfluids
in die Zuführungsvorrichtung aufweist.
7. Zuführungsvorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, wobei eine Anzahl von Ringspalten
(9) an der Wand im unteren Bereich des Einlauftrichters (1), unterhalb des Einlauftrichters
(1), im Hauptteil (3) der Zuführungsvorrichtung und/oder in einem zwischen dem Einlauftrichter
(1) und dem Hauptteil (3) angeordneten Ringspaltrohr (2) ausgebildet ist.
8. Zuführungsvorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, wobei sich die Anzahl der Ringspalten
(9) teilweise oder vollständig um den Umfang des Einlauftrichters (1) des Hauptteils
(3) und/oder des Ringspaltrohrs (2) erstrecken.
9. Zuführungsvorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die durch den Fluidstrom
erzeugte Verwirbelung des Volumenstroms der Brennstoffe durch tangentialen oder radialen
Versatz des Ringspaltrohrs (2) gegenüber dem Hauptteil (3) der Zuführungsvorrichtung
und/oder durch einen größeren Durchmesser des Ringspaltrohrs (2) gegenüber dem Hauptteil
(3) der Zuführungsvorrichtung unterstützt wird.
10. Zuführungsvorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, wobei des Ringspaltrohr (2)
eine innere und eine äußere Wand mit einem einen ringförmigen Innenraum (10) umfasst,
in den das Förderfluid druckbeaufschlagt eingeleitet wird und aus dem das Förderfluid
durch eine Anzahl von Spalten oder Schlitzen (9) in der inneren Wand in den Innenraum
des Ringspaltrohrs (2) eintritt.
11. Zuführungsvorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die Zuführungsvorrichtung
ein Fallrohr umfasst, das sich an den unteren Bereich des Hauptteils (3) oder an den
Einlauftrichter (1) anschließt und so ausgebildet ist, dass es zusammen mit dem Auslauf
des Einlauftrichters (1) einen Ringspalt (9) bildet und an seinem unteren Ende eine
Verbindung zum Verbrennungsraum der Verbrennungsanlage aufweist.
12. Zuführungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Mittel zum
druckbeaufschlagten Einbringen eines Förderfluids in die Zuführungsvorrichtung fokussierende
Strömungsführungen oder Düsen (5) umfassen, durch die eine im Wesentlichen punktuelle
und/oder mittige Einbringung des Volumenstroms von Brennstoffen in den Verbrennungsraum
der Verbrennungsanlage erzielt werden.
13. Verfahren zur Einbringung eines Volumenstroms von gestückelten Brennstoffen in den
Verbrennungsraum einer Verbrennungsanlage, gekennzeichnet durch das druckbeaufschlagte Einbringen eines Förderfluids in die Zuführungsvorrichtung
derart, dass der Volumenstrom der Brennstoffe in eine rotierende Wirbelbewegung versetzt
wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei durch eine Anzahl von Ringspalten (9) ein druckbeaufschlagtes
Förderfluid derart auf den Volumenstrom der Brennstoffe gerichtet wird, dass der Volumenstrom
der Brennstoffe über den Querschnitt der rohrförmigen Zuführungsvorrichtung möglichst
gleichmäßig verteilt wird und zum unteren offenen Ende der Zuführungsvorrichtung in
Richtung des Verbrennungsraums der Verbrennungsanlage beschleunigt wird.
15. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei das Förderfluid durch die Anzahl
der Drall-Düsen (5) und/oder durch die Anzahl der Ringspalten (9) derart in einen
im Wesentlichen rohrförmigen Hauptteil (3) der Zuführungsvorrichtung derart eingeblasen
wird, dass eine Entstaubung, eine Leckluftrückführung oder Rückströmung heißer Ofengase,
Rauchgase oder Flammen aus dem Verbrennungsraum der Verbrennungsanlage in Richtung
der Zuführungsvorrichtung verhindert wird.