[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Fördern
von heißem Material mit einer Nachverbrennung von brennbarem Material auf einem Förderer,
der Verbrennungsrückstände transportiert. Die Erfindung findet insbesondere Anwendung
bei Anlagen mit zumindest einem Verbrennungskessel, bspw. Anlagen zur Verbrennung
fossiler Brennstoffe und/oder Abfallverbrennungsanlagen.
[0002] Beim Abtransport der Asche, Schlacke bzw. Verbrennungsrückständen, nachfolgend auch
als "Material" bezeichnet, ist es von besonderer Bedeutung, einerseits durch Abkühlung
eine erzielte Erstarrung bzw. Verfestigung der heißen, teilweise noch schmelzförmigen
Materialien zu erreichen, so dass insbesondere eine Förderung bzw. Weiterverarbeitung
dieser Materialien nach Abzug aus dem Verbrennungskessel ermöglicht wird. Darüber
hinaus ist auch wünschenswert, das heiße Material auf dem Förderer einer Nachverbrennung
zur Reduzierung von unverbrannten Bestandteilen des heißen Materials zu unterziehen.
[0003] Früher wurde davon ausgegangen, dass für eine Förderung der heißen Materialien zunächst
eine Abschreckung im Wasserbad erforderlich ist (sogenannte Nassaustragung). Hierfür
waren jedoch großen Mengen Wasser erforderlich, die insbesondere in trockenen Regionen
nicht ohne Weiteres zur Verfügung standen. Zudem musste das verwendete Wasser aufwendig
gereinigt werden. Daher ist man seit den 90er Jahren zu sogenannten trockenen Abzugssystemen
übergegangen. Dabei wird das heiße Material auf Förderbänder gelegt und dort weitertransportiert,
wobei eine gezielte Abkühlung des heißen Materials auf dem Förderband durchgeführt
wird. Diese Förderbänder sind regelmäßig gegenüber der äußeren Umgebung gekapselt
ausgeführt, weisen also ein Gehäuse auf, welches verhindert, dass noch bei der Behandlung
des Materials entstehende Verbrennungsgase ohne Weiteres in die Umgebung austreten
können. Zudem werden die Verbrennungskessel überwiegend mit einem leichten Unterdruck
betrieben, so dass die vom Material produzierten Verbrennungsgase durch einen entsprechenden
Sog hin zum Verbrennungskessel abgezogen werden.
[0004] Bei den letztgenannten Vorrichtungen zum Fördern von heißem Material wurde festgestellt,
dass die Nachverbrennung auf dem Förderer häufig nicht ausreicht, so dass am Ende
der Förderstrecke das Material noch einen hohen Anteil nicht verbrannter Bestandteile
aufweist. Dies führt dazu, dass die Aschequalität insbesondere hinsichtlich eines
Verbrennungsgrades des heißen Materials für eine Weiterverarbeitung des heißen Materials
häufig nicht ausreicht. Dies betrifft insbesondere die Weiterverarbeitung des heißen
Materials in der Bauindustrie.
[0005] Aufgabe der Erfindung ist es daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten
technischen Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere eine Vorrichtung
zum Fördern von heißem Material aus zumindest einem Verbrennungskessel anzugeben,
die sich durch eine verbesserte, insbesondere bedarfsgerechte, zielorientierte und
intelligente Nachverbrennung des heißen Materials auszeichnet. Weiter soll auch ein
Verfahren zum Fördern von heißem Material aus zumindest einem Verbrennungskessel angegeben
werden, das sich durch eine verbesserte, insbesondere bedarfsgerechte, zielorientierte
und intelligente Nachverbrennung des heißen Materials auszeichnet.
[0006] Diese Aufgaben werden gelöst mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs
1 und einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 5. Weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängig formulierten Patentansprüchen
einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander
kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber
hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung
näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung
dargestellt werden.
[0007] Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Fördern von heißem Material aus zumindest einem
Verbrennungskessel weist zumindest einen Förderer zum Fördern des heißen Materials
von einem Materialaufnahmebereich des zumindest einen Förderers zu einem Materialabgaberaum
des zumindest einen Förderers entlang einer Förderstrecke und mindestens ein den zumindest
einen Förderer umgebendes Gehäuse auf, wobei entlang der Förderstrecke beabstandet
von dem Materialabgaberaum mindestens eine Oxidationsmittelzufuhr im oder am mindestens
einen Gehäuse angeordnet ist.
[0008] Der zumindest eine Förderer ist bevorzugt nach Art eines Stahl-Platten-Förderers
ausgeführt, bei dem eine Vielzahl von Stahlplatten ineinander überdeckend gelenkig
in Reihe angeordnet sind und über (Ketten-)Antriebe bzw. Umlenkrollen bewegt werden.
Als Werkstoff für das Förderband kommen insbesondere schlagfeste, korrosionsbeständige
und temperaturfeste Stähle in Betracht.
[0009] Der zumindest eine Förderer ist von mindestens einem Gehäuse umgeben. Dieses mindestens
eine Gehäuse kann im Bereich des Materialaufnahmebereichs des zumindest einen Förderers
insbesondere gasdicht an den Verbrennungskessel angeschlossen werden, wobei sich dann
der Materialaufnahmebereich des zumindest einen Förderers unterhalb einer Materialausgabeöffnung
des Verbrennungskessels befindet. In dem Materialaufnahmebereich wird das heiße Material
auf den zumindest einen Förderer aufgegeben.
[0010] An den Materialaufnahmebereich schließt sich in einer Förderrichtung des heißen Materials
eine Nachverbrennungszone an. In dieser Nachverbrennungszone erfolgt eine Nachverbrennung
des heißen Materials durch die Zugabe eines Oxidationsmittels. Bei diesem Oxidationsmittel
handelt es sich insbesondere um (Umgebungs-)Luft, (Umgebungs-)Luft mit modifiziertem
Sauerstoffgehalt und/oder reinen Sauerstoff und/oder Rauchgas. Hierzu ist beabstandet
zum Materialabgaberaum bzw. im Bereich der Nachverbrennungszone mindestens eine Oxidationsmittelzufuhr
im oder am Gehäuse angeordnet, mit der das Oxidationsmittel in die Nachverbrennungszone
einleitbar und das Oxidationsmittel in der Nachverbrennungszone mit dem heißen Material
in Kontakt bringbar ist. Die mindestens eine Oxidationsmittelzufuhr kann ortsfest
und/oder beweglich, insbesondere schwenkbar, in und/oder am zumindest einen Gehäuse
angebracht sein. Weiter kann diese Führungselemente, wie zum Beispiel Leitbleche,
Strömungslenkungsmittel und/oder Ventilatoren, aufweisen. Die Nachverbrennungszone
erstreckt sich regelmäßig von dem Materialaufnahmebereich unterhalb der Materialausgabeöffnung
des Verbrennungskessels bis zu einem Bereich, in dem das Oxidationsmittel im Wesentlichen
keine Nachverbrennung des heißen Materials mehr verursacht. Je nach den Strömungsverhältnissen
des Oxidationsmittels im mindestens einen Gehäuse endet die Nachverbrennungszone insbesondere
in Förderrichtung unmittelbar hinter der (letzten) mindestens einen Oxidationsmittelzufuhr.
[0011] An die Nachverbrennungszone schließt sich bevorzugt eine Kühlzone an, in der das
heiße Material auf dem zumindest einen Förderer durch einen Kühlluftstrom gekühlt
wird. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass in der Kühlzone der Kühleffekt überwiegt
oder sogar im Wesentlichen keine signifikante Nachverbrennung mehr erfolgt. Bei diesem
Kühlluftstrom handelt es sich im Wesentlichen nicht um das über die Oxidationsmittelzufuhr
zugeführte Oxidationsmittel, sondern um einen, insbesondere in oder nahe einem Materialabgaberaum
des zumindest eines Förderers zugeführten, zusätzlichen Kühlluftstrom, der bevorzugt
unabhängig von der Zufuhr des Oxidationsmittels steuerbar ist. Das Oxidationsmittel
kann darüber hinaus eine höhere Sauerstoffkonzentration aufweisen, als der die Nachverbrennungszone
erreichende Kühlluftstrom. Der Kühlluftstrom tritt entweder durch einen Materialabgaberaum
des mindestens einen Gehäuses und/oder durch zumindest einen separaten Kühlluftstromeinlass
im mindestens einen Gehäuse im Materialabgaberaum des zumindest einen Förderers in
die Vorrichtung ein.
[0012] Bei dem Materialabgaberaum handelt es sich insbesondere um denjenigen Raum innerhalb
des mindestens einen Gehäuses, der
- in Förderrichtung (unmittelbar) hinter dem zumindest einen Förderband beginnt, also
am Ende der Förderstrecke, und der von dem mindestens einen Gehäuse begrenzt wird,
und/oder
- in Förderrichtung mit einer Öffnung im mindestens einen Gehäuse beginnt, aus dem das
heiße Material entladen wird, und der von dem mindestens einen Gehäuse begrenzt wird.
[0013] Demnach ist besonders bevorzugt, dass die dem Materialabgaberaum am nächsten angeordnete
Oxidationsmittelzufuhr noch im seitlichen Bereich des Förderers bzw. des Förderbandes
angeordnet ist. Somit wird insbesondere gewährleistet, dass das Oxidationsmittel auf
das auf dem Förderer liegende Material zugegeben wird.
[0014] Sowohl das Oxidationsmittel als auch der Kühlluftstrom können im Wesentlichen entlang
der Förderstrecke des zumindest einen Förderers und bevorzugt entgegen der Förderrichtung
des heißen Materials strömen, nämlich in Richtung des Verbrennungskessels. Um zu verhindern,
dass das Oxidationsmittel und/oder der Kühlluftstrom vollständig oder teilweise in
einen Verbrennungsraum des Verbrennungskessels eintritt, kann das Oxidationsmittel
zumindest teilweise und/oder vollständig vor Eintritt in den Verbrennungsraum des
Verbrennungskessels durch einen Oxidationsmittelauslass aus dem Gehäuse entfernt werden
und/oder kann der Kühlluftstrom zumindest teilweise oder vollständig über einen Kühlluftauslass
entfernt werden. Der Oxidationsmittelauslass ist dabei bevorzugt in der Nachverbrennungszone
und der Kühlluftauslass in der Kühlzone angeordnet. Klarzustellen ist hierbei, dass
der Kühlluftauslass und der Oxidationsmittelauslass aber auch durch einen gemeinsamen
Auslass gebildet sein können. Anzumerken ist an dieser Stelle zudem, dass die Menge
des in den Verbrennungsraum des Verbrennungskessels über das Oxidationsmittel und/oder
den Kühlluftstrom eintretenden Sauerstoffs 1,5 M.-% (Massenprozent) des für eine stöchiometrische
Verbrennung im Verbrennungsraum benötigten Sauerstoffs nicht übersteigen sollte.
[0015] Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich nun dadurch aus, dass eine Nachverbrennung
durch eine bedarfsgerechte, zielorientierte und intelligente Aktivierung einer Oxidationsmittelzufuhr
unabhängig von einem Kühlluftstrom durchgeführt werden kann.
[0016] Zu berücksichtigen ist weiterhin, dass die mindestens eine Oxidationsmittelzufuhr
und somit die Nachverbrennungszone mindestens 1 Meter, bevorzugt mindestens 2 Meter
und besonders bevorzugt mindestens 3 Meter entlang der Förderstrecke von dem Materialabgaberaum
des zumindest einen Förderers beabstandet ist, so dass eine Mindestlänge der Kühlzone
gewährleistet ist. Weiter ist auch vorteilhaft, wenn eine erste Länge der Nachverbrennungszone
entlang der Förderstrecke zu einer zweiten Länge der Kühlzone entlang der Förderstrecke
ein Verhältnis von 0,1 bis 0,9, bevorzugt 0,3 bis 0,7 und besonders bevorzugt im Wesentlichen
0,5 beträgt.
[0017] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die mindestens eine Oxidationsmittelzufuhr mit
zumindest einem Heißlufterzeuger verbunden ist.
[0018] Mit Hilfe des Heißlufterzeugers wird die Temperatur des Oxidationsmittels erhöht.
Diese Erhöhung der Temperatur des Oxidationsmittels führt zu einer besonders intensiven
Nachverbrennung des heißen Materials auf dem zumindest einen Förderer in der Nachverbrennungszone.
Die mindestens eine Oxidationsmittelzufuhr ist mit dem Heißlufterzeuger insbesondere
über temperaturbeständige Rohrleitungen und/oder Schlauchleitungen verbunden. Diese
Rohrleitungen und/oder Schlauchleitungen können zumindest eine Oxidationsmittelpumpe
aufweisen. Grundsätzlich wird das Oxidationsmittel aus einem oder mehreren Abgase
führenden Bereichen des Verbrennungskessels und/oder der Umgebung und/oder einem Sekundärluftstrom,
der zur Verbrennung von Brennstoffen in dem Verbrennungskessel vorgesehen ist, durch
den Heißlufterzeuger und die Oxidationsmittelzufuhr in das Gehäuse gefördert. Die
Temperatur des Oxidationsmittels wird durch den Heißlufterzeuger bevorzugt auf mindestens
100 °C, insbesondere auf mindestens 200 °C und ganz besonders bevorzugt auf mindestens
300 °C erhöht. Darüber hinaus ist bevorzugt, die Temperatur des Oxidationsmittels
so zu erhöhen, dass die Temperatur des Oxidationsmittels höher ist als die Temperatur
des Kühlluftstroms bei Eintritt in die Nachverbrennungszone.
[0019] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung mindestens einen Sensor zur Bestimmung
eines Kennwerts für einen Verbrennungsgrad des heißen Materials aufweist.
[0020] Bei diesem Kennwert für den Verbrennungsgrad des heißen Materials kann es sich insbesondere
wenigstens um einen aus der folgenden Gruppe handeln: die Dichte des heißen Materials,
die Farbe des heißen Materials, die Temperatur des heißen Materials, die Korngröße
des heißen Materials, die Konsistenz des heißen Materials, die Farbtemperatur des
heißen Materials, die Strahlungsleistung des heißen Materials und die Ultraviolettstrahlung
(UV-Strahlung) des heißen Materials. Der jeweilig geeignete Kennwert für einen Verbrennungsgrad
des heißen Materials hängt maßgeblich von dem verwendeten Brennstoff in dem Verbrennungskessel
ab und ist durch einen Fachmann durch Routineuntersuchungen einfach zu bestimmen.
Weiterhin ist je nach Kennwert ein aus dem Stand der Technik bekannter und geeigneter
Sensor zur Bestimmung des jeweiligen Kennwerts zu wählen. Klarzustellen ist ferner,
dass es sich bei dem Verbrennungsgrad um den bereits verbrannten (prozentualen) Massenanteil
oder den bereits verbrannten (prozentualen) Volumenanteil des heißen Materials handelt.
Mit anderen Worten ist mit Verbrennungsgrad die Masse des heißen Materials abzüglich
der Masse unverbrannter Bestandteile des heißen Materials in Prozent oder das Volumen
des heißen Materials abzüglich des Volumens unverbrannter Bestandteile des heißen
Materials in Prozent gemeint.
[0021] In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung eine Steuerung
aufweist, die datenleitend mit dem mindestens einen Sensor und der mindestens einen
Oxidationsmittelzufuhr verbunden ist und die dazu eingerichtet ist, die mindestens
eine Oxidationsmittelzufuhr in Abhängigkeit des durch den mindestens einen Sensor
bestimmten Kennwerts für den Verbrennungsgrad des heißen Materials bedarfsgerecht
zu steuern.
[0022] Mit dieser bedarfsgerechten Steuerung der mindestens einen Oxidationsmittelzufuhr
ist insbesondere gemeint, dass die Oxidationsmittelzufuhr derart gesteuert wird, dass
(nur und/oder genau) so viel Oxidationsmittel in die Nachverbrennungszone der Vorrichtung
eingeleitet wird, dass ein gewünschter Verbrennungsgrad des heißen Materials erzielt
wird. Ein gewünschter Verbrennungsgrad ist insbesondere ein Verbrennungsgrad, der
für eine bestimmte Nachverarbeitung des heißen Materials erforderlich ist. Insbesondere
sollte ein Verbrennungsgrad von mindestens 90 %, bevorzugt von mindestens 95 % oder
sogar ganz besonders bevorzugt von mindestens 99 % erreicht werden. Die Steuerung
betätigt hierzu insbesondere Ventile und/oder Oxidationsmittelpumpen der mindestens
einen Oxidationsmittelzufuhr.
[0023] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auch ein Verfahren zum Fördern von
heißem Material aus zumindest einem Verbrennungskessel vorgeschlagen, das zumindest
die folgenden Schritte aufweist:
- a) Bereitstellen von heißem Material aus dem zumindest einen Verbrennungskessel in
einem Materialaufnahmebereich zumindest eines Förderers,
- b) Fördern des heißen Materials von dem Materialaufnahmebereich des zumindest einen
Förderers zu einem Materialabgaberaum des zumindest einen Förderers entlang einer
Förderstrecke,
- c) Nachverbrennen des heißen Materials auf dem zumindest einen Förderer durch bedarfsgerechte
Zufuhr von Oxidationsmittel in zumindest ein Gehäuse des zumindest einen Förderers,
wobei die Zufuhr des Oxidationsmittels in einen von dem Materialabgaberaum des zumindest
einen Förderers beabstandeten Bereich des zumindest einen Gehäuses erfolgt, und
- d) Kühlen des heißen Materials durch einen zusätzlichen Kühlluftstrom zumindest im
Materialabgaberaum des zumindest einen Förderers.
[0024] Gemäß Schritt a) wird das heiße Material auf dem Förderer insbesondere durch eine
Materialausgabeöffnung des Verbrennungskessels in dem Materialaufnahmebereich, der
unterhalb der Materialausgabeöffnung angeordnet ist, auf den zumindest einen Förderer
aufgegeben. Anschließend wird in Schritt b) das heiße Material von dem Materialaufnahmebereich
des zumindest einen Förderers zu dem Materialabgaberaum des zumindest einen Förderers
entlang der Förderstrecke gefördert und im Materialabgaberaum aus dem Gehäuse entladen.
Die Zufuhr des Oxidationsmittels gemäß Schritt c) erfolgt in einen von dem Materialabgabereich
des zumindest einen Förderers beabstandeten Bereich, insbesondere einer Nachverbrennungszone,
so dass in diesem Bereich eine Nachverbrennung des heißen Materials auf dem zumindest
einen Förderer unterstützt wird. Zudem erfolgt gemäß Schritt d) eine Kühlung des heißen
Materials durch einen zusätzlichen Kühlluftstrom zumindest im Materialabgaberaum des
zumindest einen Förderers, wobei die Kühlung des heißen Materials zusätzlich auch
in einer Kühlzone, die sich von der Nachverbrennungszone entlang der Förderstrecke
bis zum Materialabgabereich des zumindest einen Förderers erstrecken kann. Klarzustellen
ist, dass die einzelnen Schritte zeitlich parallel und/oder während der Förderung
des heißen Materials auf dem zumindest einen Förderer zumindest teilweise nachgelagert
ausgeführt werden. Im Weiteren sind sämtliche Erläuterungen und Definitionen der Merkmale
der Vorrichtung auf die entsprechenden Merkmale des Verfahrens übertragbar und umgekehrt.
[0025] Besonders vorteilhaft ist es, wenn in Schritt c) die Zufuhr des Oxidationsmittels
in Abhängigkeit eines Kennwerts für einen Verbrennungsgrad des heißen Materials bedarfsgerecht
gesteuert wird.
[0026] Bei diesem Kennwert für den Verbrennungsgrad des heißen Materials kann es sich insbesondere
wenigstens um einen aus der folgenden Gruppe handeln: die Dichte des heißen Materials,
die Farbe des heißen Materials, die Temperatur des heißen Materials, die Korngröße
des heißen Materials, die Konsistenz des heißen Materials, die Farbtemperatur des
heißen Materials, die Strahlungsleistung des heißen Materials und die Ultraviolettstrahlung
(UV-Strahlung) des heißen Materials. Der jeweilig geeignete Kennwert für einen Verbrennungsgrad
des heißen Materials hängt maßgeblich von dem verwendeten Brennstoff in dem Verbrennungskessel
ab und ist durch einen Fachmann durch Routineuntersuchungen einfach zu bestimmen bzw.
zu berechnen. Weiterhin ist je nach Kennwert ein aus dem Stand der Technik bekannter
und geeigneter Sensor zur Bestimmung des jeweiligen Kennwerts zu wählen. Die Steuerung
der Zufuhr des Oxidationsmittels erfolgt in der Weise, dass die zugeführte Menge des
Oxidationsmittels bei zu geringen Verbrennungsgraden gesteigert wird, um eine Intensität
der Nachverbrennung zu steigen, bis das der Verbrennungsgrad des heißen Materials
einen gewünschten Verbrennungsgrad zumindest erreicht.
[0027] Weiterhin ist vorteilhaft, wenn der Kennwert des Verbrennungsgrads des heißen Materials
mit mindestens einem Sensor bestimmt wird. Hiermit ist insbesondere eine kontinuierliche
Bestimmung des Kennwerts für den Verbrennungsgrad des heißen Materials durch einen
für den jeweiligen Kennwert geeigneten Sensor, insbesondere in Echtzeit, gemeint,
so dass eine kontinuierliche, an den tatsächlichen Verbrennungsgrad des heißen Materials
angepasste Steuerung der Zufuhr des Oxidationsmittels erfolgen kann.
[0028] Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn die Steuerung der Zufuhr des Oxidationsmittels
zumindest die Beeinflussung eine der nachfolgenden Eigenschaften des Oxidationsmittels
umfasst:
- Temperatur des Oxidationsmittels,
- Strömungsgeschwindigkeit des Oxidationsmittels,
- Strömungsrichtung des Oxidationsmittels,
- Massenstrom des Oxidationsmittels,
- Sauerstoffkonzentration des Oxidationsmittels,
- Zuführort des Oxidationsmittels in das Gehäuse.
[0029] Diese Eigenschaften des Oxidationsmittels sind besonders für die Beeinflussung der
Intensität der Nachverbrennung auf dem zumindest einen Förderer geeignet. Insbesondere
ist bevorzugt, dass mindestens zwei oder sogar mindestens drei der vorgenannten Eigenschaften
durch die Steuerung beeinflusst werden.
[0030] Bei der Temperatur des Oxidationsmittels handelt es sich insbesondere um diejenige
Temperatur, die das Oxidationsmittels bei Austritt aus der mindestens einen Oxidationsmittelzufuhr
bzw. bei Eintritt in das mindestens eine Gehäuse aufweist. Die Temperatur des Oxidationsmittels
beträgt bevorzugt mindestens 100 °C, insbesondere mindestens 200 °C und ganz besonders
bevorzugt mindestens 300 °C. Die Temperatur kann insbesondere an die Umgebungsbedingungen
im Gehäuse und/oder an die Eigenschaften des Materials angepasst kontrolliert zugegeben
werden.
[0031] Die Strömungsgeschwindigkeit des Oxidationsmittels beträgt bei Austritt aus der mindestens
einen Oxidationsmittelzufuhr bzw. bei Eintritt in das mindestens eine Gehäuse bevorzugt
mindestens 1 m/s (Meter pro Sekunde), insbesondere bevorzugt mindestens 5 m/s und
ganz besonders bevorzugt mindestens 10 m/s. Die Strömungsgeschwindigkeit kann insbesondere
an die Umgebungsbedingungen im Gehäuse und/oder an die Eigenschaften des Materials
angepasst kontrolliert werden.
[0032] Bei der Strömungsrichtung des Oxidationsmittels handelt es sich insbesondere um die
Strömungsrichtung des Oxidationsmittels entlang der Förderstrecke im mindestens einen
Gehäuse, das heißt entweder in Förderrichtung und/oder (teilweise) entgegen der Förderrichtung
des heißen Materials, und/oder bei Austritt aus der mindestens einen Oxidationsmittelzufuhr
bzw. bei Eintritt in das mindestens eine Gehäuse. Auch die Strömungsrichtung kann
insbesondere an die Umgebungsbedingungen im Gehäuse und/oder an die Eigenschaften
des Materials eingestellt werden.
[0033] Bei dem Massenstrom des Oxidationsmittels handelt es sich um denjenigen Massenstrom
des Oxidationsmittels (in Kilogramm Oxidationsmittel pro Minute (kg/min.)), der durch
die mindestens eine Oxidationsmittelzufuhr in das mindestens eine Gehäuse einströmt.
Der Massenstrom des Oxidationsmittels beträgt bevorzugt mindestens 50 kg/min., insbesondere
mindestens 100 kg/min. und ganz besonders bevorzugt mindestens 150 kg/min. Der Massenstrom
kann insbesondere an die Umgebungsbedingungen im Gehäuse und/oder an die Eigenschaften
des Materials angepasst kontrolliert zugegeben werden.
[0034] Bei der Sauerstoffkonzentration des Oxidationsmittels handelt es sich insbesondere
um diejenige Sauerstoffkonzentration, die das Oxidationsmittel bei Austritt aus der
mindestens einen Oxidationsmittelzufuhr bzw. bei Eintritt in das mindestens eine Gehäuse
in Massenprozent aufweist. Vielfach wird die Stauerstoffkonzentration in etwa der
bei Luft entsprechen, dies ist aber nicht zwingend so beizubehalten, sondern es kann
eine an die Umgebungsbedingungen im Gehäuse und/oder an die Eigenschaften des Materials
angepasste (erhöhte bzw. erniedrigte) Sauerstoffkonzentration kontrolliert zugegeben
werden.
[0035] Bei dem Zuführort des Oxidationsmittels in das Gehäuse handelt es sich um denjenigen
Ort innerhalb der Nachverbrennungszone, in dem das Oxidationsmittel aus der mindestens
einen Oxidationsmittelzufuhr in das Gehäuse eintritt. Folglich können mehrere Zuführorte
vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, dass ein variabler (z. B. relativ zum Gehäuse
bewegbarer) Zuführort vorhanden ist. Die Abgabe des Oxidationsmittels kann so auch
hinsichtlich der Position relativ zum Gehäuse und in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen
im Gehäuse und/oder Eigenschaften des Materials angepasst erfolgen.
[0036] Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Zugabe des Oxidationsmittels und die Kühlung
durch den Kühlluftstrom aufeinander abgestimmt werden. Hierdurch kann insbesondere
erreicht werden, dass die Menge des in den Verbrennungsraum des Verbrennungskessels
über das Oxidationsmittel und/oder den Kühlluftstrom eintretenden Sauerstoffs 1,5
M.-% (Massenprozent) des für eine stöchiometrische Verbrennung im Verbrennungsraum
benötigten Sauerstoffs nicht übersteigt.
[0037] Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figur näher
erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figur eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante
der Erfindung zeigt, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigt schematisch:
- Fig. 1:
- ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Fördern von heißem
Material aus zumindest einem Verbrennungskessel.
[0038] Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Fördern von hei-βem Material
2 aus zumindest einem Verbrennungskessel 3. Die Vorrichtung 1 weist einen Förderer
4 zum Fördern des heißen Materials 2 von einem Materialaufnahmebereich 5 zu einem
Materialabgaberaum 6 entlang einer Förderstrecke 7 auf. Der Förderer 4 ist durch ein
Gehäuse 13 umgeben. Dieses Gehäuse 13 ist im Wesentlichen gasdicht über eine Materialausgabeöffnung
14 mit dem Verbrennungskessel 3 verbunden. Durch die Materialausgabeöffnung 14 wird
das heiße Material 2 aus einem Verbrennungsraum 15 des Verbrennungskessels 3 auf den
Förderer 4 im Materialaufnahmebereich 5 aufgegeben.
[0039] Der Förderer 4 wird durch einen Antrieb 22 angetrieben, so dass das hei-βe Material
2 aus dem Materialaufnahmebereich 5 entlang der Förderstrecke 7 zu dem Materialabgabereich
6 gefördert und aus dem Gehäuse 13 abgegeben wird.
[0040] Im Materialabgaberaum 6 ist eine Kühlluftstromzufuhr 29 nach Art eines Ventils, Pumpe
oder Ventilators angeordnet, die einen Kühlluftstrom 25 durch einen Kühlluftstromeinlass
28 im Gehäuse 13 im Materialabgaberaum 6 in das Gehäuse 13 einleitet. Der Kühlluftstrom
25 strömt entlang der Förderstrecke 7 entgegen der Förderrichtung des heißen Materials
2 durch das Gehäuse 13 und kühlt das heiße Material 2 in einer Kühlzone 27. Die Temperatur
des Kühlluftstroms 25 ist am Ende der Kühlzone 27 so hoch, dass am Ende der Kühlzone
27 im Wesentlichen keine Kühlung des heißen Materials 2 mehr erfolgt. Der erhitzte
Kühlluftstrom 25 wird durch einen Kühlluftauslass 30 und/oder einen Oxidationsmittelauslass
12 und/oder durch die Materialausgabeöffnung 14 aus dem Gehäuse 13 ausgeleitet. Der
Kühlluftauslass 30 befindet sich in diesem Ausführungsbeispiel am Ende der Kühlzone
2 7.
[0041] An die Kühlluftzone 27 schließt sich entgegen der Förderrichtung des heißen Materials
2 entlang der Förderstrecke 7 eine Nachverbrennungszone 26 an. In dieser Nachverbrennungszone
26 wird über eine Oxidationsmittelzufuhr 23 ein Oxidationsmittel 24 in die Nachverbrennungszone
26 eingebracht. Durch das Oxidationsmittel 24 wird die Nachverbrennung des heißen
Materials 2 auf dem Förderer 4 in der Nachverbrennungszone 26 gefördert. Um das Oxidationsmittel
24 in der Nachverbrennungszone 26 bedarfsgerecht bereitstellen zu können, ist innerhalb
der Vorrichtung 1 (beispielhaft) ein Sensor 10 zur Bestimmung eines Kennwerts für
einen Verbrennungsgrad des heißen Materials 2 angeordnet. Dieser Sensor 10 ist mit
einer Steuerung 11 datenleitend verbunden, die wiederum mit einem Oxidationsmittelförderer
8 nach Art einer Oxidationsmittelpumpe datenleitend verbunden ist. Die Steuerung 11
aktiviert den Oxidationsmittelförderer 8, wenn der Sensor 10 Kennwerte für einen Verbrennungsgrad
des heißen Materials 2 bestimmt, die unterhalb eines Bereichs für einen gewünschten
Verbrennungsgrad des heißen Materials 2 liegen. Hierzu ist der Oxidationsmittelförderer
8 über Leitungen 16 mit einem Heißlufterzeuger 9 verbunden. Dieser Heißlufterzeuger
9 dient zur Erhöhung der Temperatur des Oxidationsmittels 24. Das Oxidationsmittel
24 wird dem Heißlufterzeuger 9 in diesem Ausführungsbeispiel aus dem Verbrennungsraum
15 und/oder den Abgas führenden Bereichen 17 und/oder der Umgebung zugeführt. Hierzu
sind in den Leitungen 16 ein erstes Ventil 18, ein zweites Ventil 19, ein drittes
Ventil 20, ein viertes Ventil 21 und ein fünftes Ventil 31 angeordnet, um das Oxidationsmittel
24 bedarfsgerecht bereitzustellen.
[0042] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Temperatur des Oxidationsmittels 24 durch
den Heißlufterzeuger 9, die Strömungsrichtung des Oxidationsmittels 24 durch eine
entlang der Förderstrecke 7 und quer zur Förderstrecke 7 bewegbar und/oder schwenkbar
ausgestalteten Oxidationsmittelzufuhr 23, der Massenstrom des Oxidationsmittels 24
durch die Kühlluftstromzufuhr 29, die Sauerstoffkonzentration des Oxidationsmittels
24 über den Entnahmeort des Oxidationsmittels 23 (Verbrennungsraum 15 und/oder Abgas
führenden Bereichen 17 und/oder der Umgebung) und der Zuführort des Oxidationsmittels
24 durch eine bewegbare Ausgestaltung der Oxidationsmittelzufuhr 23 in der Nachverbrennungszone
26 beeinflussbar.
[0043] Die vorliegende Erfindung zeichnet sich insbesondere durch eine verbesserte, insbesondere
bedarfsgerechte, zielorientierte und intelligente Nachverbrennung des heißen Materials
aus.
Bezugszeichenliste
[0044]
- 1
- Vorrichtung
- 2
- heißes Material
- 3
- Verbrennungskessel
- 4
- Förderer
- 5
- Materialaufnahmebereich
- 6
- Materialabgaberaum
- 7
- Förderstrecke
- 8
- Oxidationsmittelförderer
- 9
- Heißlufterzeuger
- 10
- Sensor
- 11
- Steuerung
- 12
- Oxidationsmittelauslass
- 13
- Gehäuse
- 14
- Materialausgabeöffnung
- 15
- Verbrennungsraum
- 16
- Leitung
- 17
- Abgas führender Bereich
- 18
- erstes Ventil
- 19
- zweites Ventil
- 20
- drittes Ventil
- 21
- viertes Ventil
- 22
- Antrieb
- 23
- Oxidationsmittelzufuhr
- 24
- Oxidationsmittel
- 25
- Kühlluftstrom
- 26
- Nachverbrennungszone
- 27
- Kühlzone
- 28
- Kühlluftstromeinlass
- 29
- Kühlluftstromzufuhr
- 30
- Kühlluftauslass
- 31
- fünftes Ventil
1. Vorrichtung (1) zum Fördern von heißem Material (2) aus zumindest einem Verbrennungskessel
(3), aufweisend zumindest einen Förderer (4) zum Fördern des heißen Materials (2)
von einem Materialaufnahmebereich (5) des zumindest einen Förderers (4) zu einem Materialabgaberaum
(6) des zumindest einen Förderers (4) entlang einer Förderstrecke (7) und mindestens
ein den zumindest einen Förderer (4) umgebendes Gehäuse (13), wobei entlang der Förderstrecke
(7) beabstandet von dem Materialabgaberaum (6) mindestens eine Oxidationsmittelzufuhr
(23) im oder am mindestens einen Gehäuse (13) angeordnet ist.
2. Vorrichtung (1) nach Patentanspruch 1, wobei die mindestens eine Oxidationsmittelzufuhr
(23) mit zumindest einem Heißlufterzeuger (9) verbunden ist.
3. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Patentansprüche, aufweisend mindestens einen
Sensor (10) zur Bestimmung eines Kennwerts für einen Verbrennungsgrad des heißen Materials
(2).
4. Vorrichtung (1) nach Patentanspruch 3, aufweisend eine Steuerung (11), die datenleitend
mit dem mindestens einen Sensor (10) und der mindestens einen Oxidationsmittelzufuhr
(23) verbunden ist, und die dazu eingerichtet ist, die mindestens eine Oxidationsmittelzufuhr
(23) in Abhängigkeit des durch den mindestens einen Sensor (10) bestimmten Kennwerts
für den Verbrennungsgrad des heißen Materials (2) bedarfsgerecht zu steuern.
5. Verfahren zum Fördern von heißem Material (2) aus zumindest einem Verbrennungskessel
(3), aufweisend zumindest die folgenden Schritte:
a) Bereitstellen von heißem Material (2) aus dem zumindest einen Verbrennungskessel
(3) in einem Materialaufnahmebereich (5) zumindest eines Förderers (4),
b) Fördern des heißen Materials (2) von dem Materialaufnahmebereich (5) des zumindest
einen Förderers (4) zu einem Materialabgaberaum (6) des zumindest einen Förderers
(4) entlang einer Förderstrecke (7),
c) Nachverbrennen des heißen Materials (2) auf dem zumindest einen Förderer (4) durch
bedarfsgerechte Zufuhr von Oxidationsmittel (24) in zumindest ein Gehäuse (13) des
zumindest einen Förderers (4), wobei die Zufuhr des Oxidationsmittels (24) in einen
von dem Materialabgaberaum (6) des zumindest einen Förderers (4) beabstandeten Bereich
des zumindest einen Gehäuses (13) erfolgt, und
d) Kühlen des heißen Materials (2) durch einen zusätzlichen Kühlluftstrom (25) zumindest
im Materialabgaberaum (6) des zumindest einen Förderers (4).
6. Verfahren nach Patentanspruch 5, wobei in Schritt c) die bedarfsgerechte Zufuhr des
Oxidationsmittels (24) in Abhängigkeit eines Kennwerts für einen Verbrennungsgrad
des heißen Materials (2) gesteuert wird.
7. Verfahren nach Patentanspruch 6, wobei der Kennwert für den Verbrennungsgrad des heißen
Materials (2) mit mindestens einem Sensor (10) bestimmt wird.
8. Verfahren nach einem der Patentansprüche 6 oder 7, wobei die Steuerung der Zufuhr
des Oxidationsmittels (24) zumindest die Beeinflussung eines der nachfolgenden Eigenschaften
des Oxidationsmittels (24) umfasst:
― Temperatur des Oxidationsmittels (24),
― Strömungsgeschwindigkeit des Oxidationsmittels (24),
― Strömungsrichtung des Oxidationsmittels (24),
― Volumenstrom des Oxidationsmittels (24),
― Massenstrom des Oxidationsmittels (24),
― Sauerstoffkonzentration des Oxidationsmittels (24),
― Zuführort des Oxidationsmittels (24) in das Gehäuse (13).
9. Verfahren nach einem der Patentansprüche 5 bis 8, wobei die Zugabe des Oxidationsmittels
(24) und die Kühlung durch den Kühlluftstrom (25) aufeinander abgestimmt werden.