Verfahren zur Verbrennungsluftzuführung und Feuerungsanlage

Abstract

 Das Verfahren zur Verbrennungsluftzuführung bei Rostfeuerungen, bei dem Primärverbrennungsluft durch den Brennstoff hindurch und Sekundärverbrennungsluft direkt in den Abgasstrom eingeführt wird, und bei dem ferner ein Teil des Abgases aus dem Abgasstrom abgezweigt und dem Verbrennungsprozeß wieder zugeführt wird, umfaßt die Absaugung von Abgas unmittelbar oberhalb des Brennstoffes im Bereich eines hohen unverbrauchten Primärluftanteiles und die Zuführung dieses abgesaugten Abgases zur Verbrennungsluft, deren Menge entsprechend der beizumischenden Abgasmenge vermindert wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbrennungsluftzuführung bei Rostfeuerungen, bei dem Primärverbrennungsluft durch den Brennstoff hindurch und Sekundärverbrennungsluft direkt in den Abgasstrom eingeführt wird und bei dem ferner ein Teil des Abgases aus dem Abgasstrom abgezweigt und dem Verbrennungsprozeß wieder zugeführt wird. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Feuerungsanlage zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Bei einem mechanischem Feuerungsrostsystem wird in der Regel die Zugabe der erforderlichen Verbrennungsluft aufgeteilt in einen Anteil an Primärverbrennungsluft, der dem Brenngut auf dem Feuerungsrost durch die Rostkonstruktion selbst bzw. deren Roststäbe zugeführt wird und die Sekundärverbrennungsluft, die in der Nachbrennzone des Feuerraumes oberhalb des Feuerungsrostes eingebracht wird. Um einen vollständigen Ausbrand sowohl der festen als auch der gasförmigen Verbrennungsrückstände zu erreichen, wird bei allen Feuerungsrostsystemen die Verbrennungsluft überstöchiometrisch zugeführt, d. h. es wird mehr Verbrennungsluft zugeführt, als im Idealfall zur vollständigen Oxidation des Brenngutes notwendig wäre. Jede überstöchiometrische Betriebsweise bedingt jedoch zwangsweise eine Verminderung des Wirkungsgrades eines dem Feuerungsrostsystem nachgeschalteten Abhitzekessels, da die überschüssige Verbrennungsluft gleichsam als Ballast mit aufgeheizt werden muß. Bei herkömmlichen Verbrennungsrostsystemen liegt dieses Stöchiometrieverhältnis im Bereich von 1,4 bis 2,2.

[0003] Viele Feuerungsrostsysteme sind in Flußrichtung des Brenngutes in mehrere Primärluftzonen aufgeteilt. Diese Aufteilung in verschiedene Zonen ermöglicht eine bedarfsgerechte Zuführung der Primärverbrennungsluft entsprechend der jeweiligen Umsatzrate an Brenngut. Im hinteren Bereich des Feuerungsrostes, in dem in der Regel nur noch ausgebranntes Brenngut liegt, wird die Primärverbrennungsluft jedoch oft nur noch zur Kühlung der Schlacke bzw. zur Aufrechterhaltung der mechanischen Funktion des Rostbelages zugeführt. Eine Umsetzung im Sinne der chemischen Reaktion erfolgt in diesem Bereich nicht mehr. Es entsteht also in diesem Bereich des Feuerungsraumes oberhalb des Feuerungsrostes eine Zone, in der die Gase zwar leicht erwärmt vorliegen, jedoch in ihrer Zusammensetzung noch sehr nahe an derjenigen der zugeführten Primärverbrennungsluft liegen.

[0004] Dieser Anteil der Primärverbrennungsluft, der an einer chemischen Reaktion nicht mehr teilnimmt, erhöht in beträchtlichem Maße das gesamte Gasvolumen. Eine unmittelbare nachteilige Folge hieraus ist darin zu sehen, daß die dem Feuerraum nachgeschalteten Einrichtungen, wie z. B. Abhitzekessel oder Einrichtungen zum Reinigen des Abgases, entsprechend groß und damit teuer ausfallen. Wie bereits erwähnt, ist auch der Wirkungsgrad einer solchen Feuerungsanlage durch diesen überschüssigen Luftballast vermindert. Schließlich bedingt dieser überhöhte Luftanteil auch eine größere Menge an Schadstoffen wie Kohlenmonoxid und Stickoxiden.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit deren Hilfe die Menge des Abgasstromes und damit die sich aus dem erläuterten Luftüberschuß ergebenden nachteiligen Folgen vermindert werden können.

[0006] Es ist zwar bereits bekannt Abgas aus dem System abzusaugen und dem Verbrennungsprozeß wieder zuzuführen, um den Sauerstoffgehalt in den Abgasen zu vermindern, jedoch wurde bisher das Abgas erst nach Durchlaufen einer Abkühlstrecke, d. h. nach Durchströmen des Abhitzekessels oder auch erst nach Durchströmen der Abgasreinigungsanlage, abgesaugt. Hierdurch wird aber das Gasvolumen des Abgases durch diese Aggregate nicht vermindert, so daß sie nach wie vor so ausgelegt werden müssen, daß sie den Durchsatz dieses hohen Abgasvolumens bewältigen können.

[0007] Dagegen wird nach der Erfindung ausgehend von einem Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 das Abgas unmittelbar oberhalb des Brennstoffes im Bereich eines hohen unverbrauchten Primärluftanteiles abgesaugt und der Verbrennungsluft wieder zugeführt, deren Menge entsprechend der beizumischenden Abgasmenge vermindert wird.

[0008] Durch diese Maßnahmen wird der gesamte Abgasstrom um denjenigen Anteil vermindert, der im hinteren Feuerraum abgesaugt und der Verbrennungsluft wieder zugeführt wird. Die frische Verbrennungsluft kann also entsprechend diesem Anteil vermindert werden, weil, wie bereits eingangs erläutert, dieses Abgas wegen Ausbleiben einer chemischen Reaktion in seiner Zusammensetzung nahezu der frischen Verbrennungsluft entspricht. Bei den bekannten Verfahren ist eine entsprechend große Herabsetzung der frischen Verbrennungsluft nicht möglich, weil die Absaugung des Abgases an einer Stelle erfolgt, wo sämtliche Abgasanteile, die über dem Feuerungsrost anfallen miteinander vermischt sind, so daß dieses Abgas nicht mehr den für die Verbrennung notwendigen Sauerstoffanteil besitzt.

[0009] Aufgrund der Verminderung des gesamten Abgasvolumens können die dem Feuerraum nachgeschalteten Aggregate kleiner ausfallen, wodurch sich eine erhebliche Einsparung der Anlagekosten erzielen läßt. Ein weiterer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Betriebsweise besteht in einer Verminderung des Schadstoffausstoßes an Kohlenmonoxid und Stickoxiden. Dieser Effekt beruht einerseits im Falle des Kohlenmonoxids auf einer intensiveren Nachverbrennung eines mit diesem Schadstoff relativ hoch belasteten Gasstromes. Im Falle der Stickoxide läßt sich die beobachtete Konzentrationsminderung durch Absenken des Sauerstoffgehaltes im Abgas erklären.

[0010] Wenn in vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens die abgezogene Abgasmenge dem Volumen nach derjenigen Primärluftmenge entspricht, die in den hinteren Primärluftzonen zugeführt wird, so läßt sich der erzielbare Nutzen maximieren.

[0011] Es kann aber auch vorteilhaft sein, daß die abgezogene Abgasmenge dem Volumen nach geringer oder größer ist als die Primärluftmenge, die in den hinteren Primärluftzonen dem Feuerungsrost zugeführt wird.

[0012] Die abgezogene Abgasmenge kann dabei der Primärverbrennungsluft oder der Sekundärverbrennungsluft beigemischt werden. Bei der Verbrennung von Hausmüll ist es vorteilhaft, wenn die abgezogene Gasmenge ausschließlich als Sekundärverbrennungsluft verwendet wird, da in der Regel der Anteil der Verbrennungsluft, der im hinteren Rostbereich zugeführt und dann abgesaugt wird, relativ genau demjenigen Mengenanteil entspricht, der als Sekundärverbrennungsluft benötigt wird.

[0013] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Feuerungsanlage zur Durchführung des Verfahrens ergeben sich aus den Ansprüchen 8 bis 13.

[0014] Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 :

einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Feuerungsanlage in schematischer Darstellung;

Fig. 2 :

eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles;

Fig. 3 :

einen Querschnitt durch eine Feuerungsanlage entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel.

[0015] Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, weist eine Feuerungsanlage einen Aufgabetrichter 1 mit anschließender Aufgabeschurre 2 für die Aufgabe des Brenngutes auf einen Aufgabetisch 3 auf, auf dem Beschickkolben 4 hin und her bewegbar vorgesehen sind, um das aus der Aufgabeschurre 2 kommende Brenngut auf einen Feuerungsrost 5 aufzugeben, auf dem die Verbrennung des Brenngutes stattfindet, wobei es unerheblich ist, ob es sich dabei um einen geneigten oder horizontal liegenden Rost egal welchen Prinzips handelt.

[0016] Unterhalb des Feuerungsrostes 5 ist eine insgesamt mit 6 bezeichnete Einrichtung zur Zuführung von Primärverbrennungsluft angeordnet, die mehrere Kammern 7 bis 11 umfassen kann, denen mittels eines Ventilatiors 12 über eine Leitung 13 Primärverbrennungsluft zugeführt wird. Durch die Anordnung der Kammern 7 bis 11 ist der Feuerungsrost in mehrere Unterwindzonen unterteilt, so daß die Primärverbrennungsluft entsprechend den Bedürfnissen auf dem Feuerungsrost unterschiedlich eingestellt werden kann.

[0017] Über dem Feuerungsrost 5 befindet sich der Verbrennungsraum 14, der im vorderen Teil in einen Abgaszug 15 übergeht, an den sich nicht dargestellte Aggregate, wie z. B. ein Abhitzekessel und eine Abgasreinigungsanlage anschließen. Im hinteren Bereich ist der Feuerraum 14 durch eine Decke 16, eine Rückwand 17 und Seitenwände 18 begrenzt, wobei letztere insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich sind.

[0018] Die Verbrennung des mit 19 bezeichneten Brenngutes erfolgt auf dem vorderen Teil des Feuerungsrostes 5, über dem sich der Abgaszug 15 befindet. In diesem Bereich wird durch die Kammern 7, 8 und 9 die meiste Primärverbrennungsluft zugeführt. Auf dem hinteren Teil des Verbrennungsrostes 5 befindet sich nur ausgebranntes Brenngut, d. h. Schlacke und in diesem Bereich wird Primärverbrennungsluft über die Kammern 10 und 11 im wesentlichen nur zur Kühlung dieser Schlacke und insbesondere zur Kühlung des Feuerungsrostes zugeführt, um dessen Betriebsfähigkeit aufrecht zu erhalten.

[0019] Die ausgebrannten Teile fallen dann in einen Schlackenaustrag 20 am Ende des Verbrennungsrostes 5. Im unteren Bereich des Abgaszuges 15 sind Düsen 21 und 22 vorgesehen, die Sekundärverbrennungsluft dem aufsteigenden Abgas zuführen, um eine intensive Nachverbrennung der im Abgas befindlichen brennbaren Anteile zu bewirken.

[0020] In den dargestellten Ausführungsbeispielen wird nun im wesentlichen im hinteren Teil des Verbrennungsraumes, der von der Decke 16, der Rückwand 17 und den Seitenwänden 18 begrenzt ist, Abgas abgesaugt. Hierfür ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eine Absaugöffnung 23 in der Decke 16 vorgesehen, so daß Abgas über eine Absaugleitung 24 mittels eines Ventilators 25 abgesaugt werden kann, die mit der Saugseite des Ventilators verbunden ist. Mit der Druckseite des Ventilators ist eine Leitung 26 verbunden, die die abgesaugte Abgasmenge in die Leitung 13 hineindrückt, über die Primärverbrennungsluft den Kammern 7 bis 11 zugeführt wird.

[0021] Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Absaugöffnung 23 in der Rückwand 17 vorgesehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die mit der Druckseite des Ventilators 25 verbundene Leitung 26 beispielsweise mit der Düse 21 verbunden, die der Zuführung eines Teiles der Sekundärverbrennungsluft dient.

[0022] Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 zeigt die Anordnung von zwei Absaugöffnungen 23 in den Seitenwänden 18 des Feuerraumes 14, deren angeschlossene Absaugleitungen 24 mit der Saugseite des Ventilators 12 verbunden sind. Die Absaugleitungen weisen Rohrstutzen 27 mit Absperrklappen 28 auf, über die zusätzliche Frischluft angesaugt und dem Abgas beigemischt werden kann.

Ansprüche

1. Verfahren zur Verbrennungsluftzuführung bei Rostfeuerungen, bei dem Primärverbrennungsluft durch den Brennstoff hindurch und Sekundärverbrennungsluft direkt in den Abgasstrom eingeführt wird, und bei dem ferner ein Teil des Abgases aus dem Abgasstrom abgezweigt und dem Verbrennungsprozeß wieder zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas unmittelbar oberhalb des Brennstoffes im Bereich eines hohen unverbrauchten Primärluftanteiles abgesaugt und der Verbrennungsluft wieder zugeführt wird, deren Menge entsprechend der beizumischenden Abgasmenge vermindert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgezogene Abgasmenge dem Volumen nach derjenigen Primärverbrennungsluftmenge entspricht, die in den hinteren Primärluftzonen dem Feuerungsrost zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgezogene Abgasmenge dem Volumen nach geringer ist als die Primärverbrennungsluftmenge, die in den hinteren Primärluftzonen dem Feuerungsrost zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgezogene Abgasmenge dem Volumen nach größer ist als die Primärverbrennungsluftmenge, die in den hinteren Primärluftzonen dem Feuerungsrost zugeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die abgezogene Abgasmenge der Primärverbrennungsluft beigemischt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die abgezogene Abgasmenge der Sekundärverbrennungsluft beigemischt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei Verbrennung von Hausmüll, dadurch gekennzeichnet, daß die abgezogene Abgasmenge ausschließlich als Sekundärverbrennungsluft verwendet wird.

8. Feuerungsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einem Feuerungsrost, einer Einrichtung unterhalb des Feuerungsrostes zur Zuführung von Primärverbrennungsluft durch den Feuerungsrost hindurch, sowie mit in den Feuerraum einmündenden Düsen oberhalb des Feuerungsrostes zur Zuführung von Sekundärverbrennungsluft, dadurch gekennzeichnet, daß im Feuerraum (14) über dem Feuerungsrost (5) mindestens eine Absaugleitung (23, 24) für Abgas vorgesehen ist.

9. Feuerungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugöffnungen (23) der Absaugleitungen (24) im Deckenbereich (16) des Feuerraumes (14) vorgesehen ist.

10. Feuerungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugöffnung (23) der Absaugleitung (24) in mindestens einer Seitenwand (18) des Feuerraumes (14) oberhalb des Feuerungsrostes (5) vorgesehen ist.

11. Feuerungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugöffnung (23) der Absaugleitung (24) in der Rückwand (17) des Feuerraumes (14) oberhalb des Feuerungsrostes (5) vorgesehen ist.

12. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugleitung (24) mit der Saugseite eines Ventilators (25) verbunden ist, dessen Druckseite über eine Leitung (26) mit der Einrichtung (6) zur Zuführung von Primärverbrennungsluft in Verbindung steht.

13. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugleitung (24) mit der Saugseite eines Ventilators (25) verbunden ist, dessen Druckseite über eine Leitung (26) mit den oberhalb des Feuerungsrostes (5) in den Feuerraum (14) einmündenden Düsen (21) zur Zuführung von Sekundärverbrennungsluft in Verbindung steht.

Zeichnung