DE102004004853A1

DE102004004853A1 - Kesselwandteil mit herausragendem Element

Info

Publication number: DE102004004853A1
Application number: DE200410004853
Authority: DE
Inventors: Johannes Hermanus Jacobs
Original assignee: NEM Energy Services BV
Current assignee: NEM Energy Services BV
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2004-08-19
Also published as: NL1022586C2; BE1015870A3; CH697072A5

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kesselwandteil für einen Verbrennungsofen, welches Kesselwandteil einen im wesentlichen flachen Abschnitt umfaßt und wenigstens ein länglich rohrförmiges Element, das sich von dem im wesentlichen flachen Abschnitt aus erstreckt, wobei durch das rohrförmige Element ein Kühlmittel hindurchströmen kann. DOLLAR A Ebenfalls bezieht sich die Erfindung auf einen Verbrennungsofen, der einen von senkrechten Kesselwänden umschlossenen Verbrennungsraum, eine an der Oberseite des Verbrennungsraums angebrachte Abgasabfuhr und an der Unterseite einen Verbrennungsrost zur Verbrennung von Brennstoff umfaßt, wobei die senkrechten Kesselwände eine große Anzahl senkrechter Rohre umfassen, durch die hindurch ein Kühlmittel strömt, wobei wenigstens ein Wandteil wenigstens ein länglich rohrförmiges Element umfaßt, das sich von der im wesentlichen flachen Wand bis in den Verbrennungsraum hinein erstreckt, wobei durch das rohrförmige Element ein Kühlmittel strömen kann.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kesselwandteil für einen Verbrennungsofen. Ein Verbrennungsofen besteht gewöhnlich aus einem Ofenteil, in dem gefeuert wird, und einem Kesselteil, in dem die Wärme in ein Kühlmittel aufgenommen wird, wie. Wasser, um daraufhin zum Beispiel Strom zu erzeugen.

Die Überprüfung und Reproduktion des Verbrennungsvorgangs in einem Verbrennungsofen, insbesondere einem Müllverbrennungsofen, in dem inhomogener Brennstoff, wie Hausmüll verbrannt wird, ist außerordentlich schwierig. Bedingt durch die Konstruktion herkömmlicher Verbrennungsöfen beginnt die Abkühlung der Abgase schon, während das Ausbrennen der Abgase über dem Müllverbrennungsrost noch kaum begonnen hat. Dadurch können CO-haltige Abgasschwaden aus dem Ofen entweichen, wodurch extrem schnelle Korrosionen verursacht werden und infolgedessen Lecks in den Müllverbrennungskesseln entstehen können. Dies hat Stillstand und Kosten zur Folge.

Um eine bessere und gleichmäßige Verbrennung zu erhalten, ist es bekannt, von der Seitenwand des Ofens aus Luft einzublasen, wodurch eine bessere Vermischung der Abgase erhalten wird und Ausreißer im Feuer vermieden werden. Der Nachteil des Einblasens dieser Luft ist jedoch, daß die Abgase lokal zu stark abgekühlt werden und deren verbrennung eingefroren wird.

Um das Feuer in einem Verbrennungsofen besser überwachen zu können, ist es erwünscht, lokalere Messungen vornehmen zu können und beispielsweise Luft einblasen zu können. Jedoch angesichts der großen Abmessungen eines Verbrennungsofens und der sehr hohen Temperaturen direkt über dem Feuerherd ist es nicht möglich, eine permanente Befestigungskonstruktion anzubringen. Es sind Systeme bekannt, bei denen eine Lanze in den Verbrennungsofen eingebracht wird und vorübergehend Messungen vorgenommen werden oder Luft eingeblasen wird. Jedoch wegen der hohen Temperaturen ist es notwendig, diese Lanze wieder innerhalb einer bestimmten Zeitspanne aus dem Verbrennungsofen herauszuholen. Dies erfordert jedoch sehr aufwendige Konstruktionen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, zu niedrigen Kosten eine Befestigungskonstruktion zu verschaffen, die permanent über dem Feuerherd angebracht werden kann und wodurch es ermöglicht wird, permanent beispielsweise Messungen vorzunehmen oder Luft einzublasen.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem erfindungsgemäßen Kesselwandteil, welches Kesselwandteil einen im wesentlichen flachen Abschnitt aufweist und wenigstens ein längliches rohrförmiges Element, das sich von dem im wesentlichen flachen Abschnitt aus erstreckt, wobei das rohrförmige Element von einem Kühlmittel durchströmt werden kann.

Dadurch, das das rohrförmige Element von einem Kühlmittel durchströmt werden kann, übernimmt dieses Rohr im wesentlichen die Temperatur des Kühlmittels und wird es, trotz der hohen Temperaturen in dem Verbrennungsofen, nicht zu heiß werden. Dadurch ist es möglich, an dieses rohrförmige Element beispielsweise Sensoren zu hängen, die die Zusammensetzung der Luft messen können. Dadurch ist es möglich, permanent Messungen vorzunehmen und somit den Verbrennungsvorgang nachzusteuern. In einer Vorzugsausführungsform des erfindungsgemäßen Kesselwandteils umfaßt der im wesentlichen flache Abschnitt eine Anzahl von im wesentlichen parallelen Rohren, die jeweils von einem Kühlmittel durchströmt werden können, und steht das wenigstens eine sich erstreckende rohrförmige Element in Flüssigkeitsverbindung mit einem der Rohre des flachen Abschnitts.

Für gewöhnlich sind die senkrechten Wände eines Verbrennungsofens als eine sogenannte Membranwand ausgeführt. Eine solche Membranwand besteht aus einer großen Anzahl senkrecht nebeneinander angeordneter Rohre, durch die ein Kühlmittel strömt. Damit wird die Wärme aus dem Verbrennungsofen aufgenommen und kann diese Wärme zur Energieerzeugung verwendet werden. Es ist in einem solchen Fall vorteilhaft, das Kühlmittel vor dem sich erstreckenden rohrförmigen Element aus diesen Rohren der Membranwand abzuzweigen.

In einer besonderen Ausführung ist wenigstens ein rohrförmiges Element von einem Rohr des flachen Abschnitts gebildet, das aus der Ebene des Abschnitts gebogen ist. Dabei kann dieses aus der Ebene des Abschnitts gebogene Rohr zur anderen Seite des Ofenraums weiterlaufen und dort wieder in die Membranwand aufgenommen werden oder das Rohr kann sich bis zu einer gewissen Höhe erstrecken und anschließend wieder umgebogen sein und zum Abschnitt zurückführen und darein wieder aufgenommen werden. So ist es möglich, relativ lange Elemente in dem Ofenraum anzubringen, ohne daß diese durchbiegen oder umknicken werden.

In einer anderen Vorzugsausführungsform des Kesselwandteils nach der Erfindung umfaßt dieser Teil wenigstens drei längliche rohrförmige Elemente, die sich jeweils von dem im wesentlichen flachen Abschnitt erstrecken, und Trennwände, die sich über im wesentlichen die gesamte Länge zwischen den rohrförmigen Elementen erstrecken, um zwischen den rohrförmigen Elementen einen Kanal zu bilden.

Durch diese drei rohrförmigen Elemente wird es möglich, einen Kanal zu bilden, durch den ein Medium strömen kann, das nicht das Kühlmittel ist, das durch die Rohre fließt. Das Kühlmittel sorgt außerdem dafür, daß der Kanal auf einer relativ niedrigen Temperatur gehalten wird.

Vorzugsweise ist wenigstens eine der Trennwände mit Ausströmöffnungen versehen. So ist es möglich, durch den Kanal Luft zu führen und diese über die Ausströmöffnungen in den Ofenraum hineinzublasen. So wird es möglich, von oben Luft auf den Feuerherd zu blasen und damit den Verbrennungsvorgang kontrollieren.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind in dem gebildeten Kanal Absperrmittel angebracht zum Absperre der Ausströmöffnungen. Dadurch ist es möglich, die Menge der eingebrachten Luft zu dosieren.

Weiter ist es möglich, Sensormittel anzubringen auf dem wenigstens einen länglich sich erstreckenden rohrförmigen Element. Damit kann beispielsweise die lokale Temperatur der Abgase gemessen werden oder die Zusammensetzung dieser Abgase. Die Erfindung umfaßt weiter einen Verbrennungsofen, der einen durch senkrechte Kesselwände umschlossenen Verbrsnnungsraum umfaßt, eine an der Oberseite des verbrennungsraums angebrachte Abgasabfuhr und an der Unterseite ein verbrennungsrost zur Verbrennung von Brennstoff, wobei die senkrechten Kesselwände eine große Anzahl senkrechter Rohre umfassen, durch die hindurch ein Kühlmittel fließt, wobei wenigstens ein Wandteil, wenigstens ein längliches rohrförmiges Element umfaßt, das sich von der im wesentlichen flachen Wand bis in den Verbrennungsraum erstreckt, wobei durch das rohrförmige Element ein Kühlmittel strömten kann.

In einer Vorzugsausführungsform des erfindungsgemäßen verbrennungsofens umfaßt dieser wenigstens ein Wandteil mit drei länglich rohrförmigen Elementen, die sich jeweils von dem im wesentlichen flachen Wandteil erstrecken, und Trennwände, die sich über im wesentlichen die gesamte Länge zwischen den rohrförmigen Elementen erstrecken, um zwischen den rohrförmigen Elementen einen Kanal zu bilden.

Dabei kann eine Anzahl solcher gebildeter Kanäle vorliegen, die zusammen ein Netzwerk über dem Feuerherd bilden, um die gesamte Feuerherdfläche beeinflussen zu können. In einer Vorzugsausführungsform umfaßt der verbrennungsofen nach der Erfindung wenigstens ein erfindungsgemäßes Kesselwandteil.

Dieses und andere Kennzeichen werden im einzelnen an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert.
In 1 wird eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kesselwandteils gezeigt.
2 zeigt in der perspektivischen Ansicht eine Unteransicht des Kesselwandteil gemäß 1.
3 zeigt in der perspektivischen Ansicht eine Rückansicht des Kesselwandteils.
4 zeigt eine Draufsicht im Querschnitt einer Anzahl nebeneinander angeordneter Kesselwandteile nach der 1.
5 zeigt die Seitenansicht der Konstruktion nach der 4.
6 zeigt einen verbrennungsofen nach der Erfindung in der Querschnittsansicht.
7a–7c zeigen verschiedene Ausführungsformen des herausragenden Rohrelements nach der Erfindung.
8a und 8b schließlich zeigen. in der Querschnittsansicht Absperrmittel zum Absperren von Ausströmöffnungen in den Kanälen.
In 1 wird in der perspektivischen Ansicht ein Kesselwandteil 1 nach der Erfindung gezeigt. Dieses Kesselwandteil 1 besteht aus einem flachen Abschnitt 2 und ein sich davon weg erstreckenden länglichen Teil 3. Der flache Abschnitt 2 besteht aus einer großen Anzahl paralleler Rohre 4, die miteinander verbunden sind mittels Verbindungsplatten 5. zwei der in dem Abschnitt 2 angebrachten Rohre 5, 7 sind aus dieser Ebene gebogen und bilden so gemeinsam ein länglich herausragendes Teil. Zwischen diesen beiden herausragenden Rohren 6, 7 sind Trennwände 8 angebracht.
In 2 ist eine Unteransicht des Kesselwandteils 1 gezeigt. Zwischen den beiden herausragenden Rohren 6, 7 sind somit Trennwände 8 angebracht. Dadurch wird ein Kanal gebildet, Die untere Trennwand 8 ist mit Ausströmöffnungen 9 versehen, mit denen Luft aus dem Kanal nach unten in den Raum hineingeblasen werden kann.
In 3 ist der Zugang 10 zum Kanal, definiert durch die Rohre 6, 7 und Trennwände 8, gezeigt. Der Vorteil dabei ist, daß Luft L leicht von außerhalb des verbrennungsofens eingebracht werden kann.
In 4 ist eine Draufsicht gezeigt einer Anzahl Kesselwandteile 1 nach der Erfindung, die zu einem verbrennungsofen zusammengesetzt sind. In 5 ist eine Seitenansicht gezeigt. Klar ist darin zu erkennen, daß die gebildeten Kanäle konisch zulaufen. Dies ist für die gleichmäßige Verteilung von Luft auf den Kanal vorteilhaft.
In 6 ist in der Querschnittsansicht ein Verbrennungsofen 20 nach der Erfindung gezeigt. Dieser Verbrennungsofen 20 hat senkrechte Wände 21 mit darin Kesselwandteile 1 gemäß den vorhergehenden Figuren. Die senkrechten Kesselwände 21 bilden einen Verbrennungsraum 22, der an der Unterseite von einem Verbrennungsrost 23 begrenzt wird. Auf diesem Verbrennungsrost 23 liegt Müll V, der dort verbrannt wird. Das Feuer kann kontrolliert werden mit Luft L, die aus den herausragenden Teilen der Keaselwand 1 strömt.
In den 7a t/m 7c sind verschiedene Ausführungsformen gezeigt der herausragenden Teile der Kesselwände nach der Erfindung. In 7a ist eine Querschnittsansicht gezeigt eines herausragenden Teils 3 nach der 1. Dieser herausragende Teil 3 wird gebildet von zwei, nebeneinander liegenden herausragenden Rohren 6, 7 und dazwischen angeordneten Trennwänden 8, um einen Kanal bilden zu können.
In 7b ist eine einfache Ausführung 30 gezeigt. Diese Ausführung besteht nur aus einem Ober- und Unterrohr 31, 32 mit dazwischen Trennwänden 8. Dadurch wird ein sehr schmaler Kanal gebildet, durch den gegebenenfalls noch Luft hindurchgeführt werden kann, jedoch ist eine solche Ausführung nach 7b insbesondere zum Anbringen von Sensoren über dem Feuerherd geeignet.
In 7c ist eine größere Ausführung 35 des herausragenden Teils gezeigt. Aufgrund der sechseckigen Anordnung der Rohre 36 ist es möglich, nun auch die Luft in schrägem Winkel auszublasen.
In 8a und 8b ist eine Querschnittsansicht des herausragenden Teils 3 nach 1 gezeigt. Der Schnitt ist über die Trennungsplatten 8 gemacht und klar sind die Ausströmöffnungen 9 an der Unterseite zu erkennen. In dem Kanal, gebildet von diesen Trennwänden 8 ist eine Absperrvorrichtung 15 angebracht. An dieser Absperrvorrichtung 15 sind Sperrkappen 16 angebracht, die eine Ausströmöffnung 9 absperren können. Der Herzabstand zwischen den einzelnen Sperrkappen 16 weicht ab von dem Herzabstand zwischen den einzelnen Ausströmöffnungen. Dadurch ist es möglich, die Luftverteilung auf die einzelnen Ausatrömöffnungen zu verschieben. In 8b ist eine zweite Stellung der Absperrvorrichtung 15 gezeigt.
Neben der beschriebenen Anwendung der Erfindung, den Feuerherd mit Luft zu kontrollieren und mittels Sensoren die Abgase zu messen, gibt es verschiedene andere vorstellbare Anwendungen für ein erfindungsgemäßes Kesselwandteil.
So kann die Vorrichtung dazu verwendet werden, ein Gemisch von brennbarem Gas und Luft einzublasen, um somit die Müllverbrennungskessel explosiv reinigen zu können. Eine solche Technik wird schon oft angewandt und sogar alle vier Wochen. Deshalb ist es attraktiv, eine feste Vorrichtung in dem Ofen anbringen zu können. Darüber hinaus ist es möglich, an den herausragenden Teilen Zündkerzen anzubringen, um das Gemisch zünden zu können.
Eine andere Anwendung ist das Einblasen von Dampf, um Ruß von den Rohrbündeln abblasen zu können. Dabei ist es vorstellbar, drehbare Düsen in den herausragenden Teilen anzubringen, so daß die Dampfstrahlen eine größere Fläche erreichen können.
Neben dem Einblasen von Luft auf den Feuerherd ist es auch möglich, Ammoniak oder Harnstoff einzublasen, um so den Ausstoß von NO_x zu verringern. Insbesondere in der Kombination mit Messungen der Zusammensetzung des Gases kann so eine Schadstoffverringerung in den Abgasen erzielt werden und kann eine Herabsetzung der durch die Abgase ausgelösten Korrosion herbeigeführt werden.
Mit einer Kesselwand nach der Erfindung ist es weiter möglich, Schlamm und andere dickflüssige Brennstoffen nach unten gerichtet auf dem Feuerherd anzubringen. Dabei wird der Schlamm über die Kanäle in den Verbrennungsraum eingebracht, woraufhin durch die Kanäle nachträglich noch ein Dampfstrom geblasen wird, um die Kanäle wieder zu reinigen.
Zum Schluß kann eine Vorrichtung nach der Erfindung auch noch dazu verwendet werden, in gasförmiger oder flüssiger Form Brennstoff einzuspritzen, um die Temperatur des Feuerherds über einem gesetzlich bestimmten wert zu halten.
Wenn eine große Anzahl herausragender Teile nach der Erfindung in einem Verbrennungsofen angebracht sind, und zwar in der Weise, daß ein Netzwerk gebildet wird, ist es möglich, eine vollständige Übersicht bzw. einen Querschnittsblick der Abgase zu erhalten. Dabei können die vorstehend beschriebenen Größen gemessen werden, auch aber die Geschwindigkeit der Abgase. Auch ist es möglich, in den Abgasen Kameras anzubringen, um somit visuelle Informationen zu sammeln. Gegebenenfalls werden die Bilder zunächst mit einem Glasfaserkabel bis außerhalb des Verbrennungsofens gebracht.

Claims

Kesselwandteil für einen Verbrennungsofen, welches Kesselwandteil einen im wesentlichen flachen Abschnitt umfaßt und wenigstens ein länglich rohrförmiges Element, das sich von dem im wesentlichen flachen Abschnitt aus erstreckt, wobei durch das rohrförmige Element ein Kühlmittel hindurchstömen kann.
Kesselwandteil nach Anspruch 1, wobei der im wesentlichen flache Abschnitt eine Anzahl von im wesentlichen parallelen Rohren umfaßt, durch die jeweils ein Kühlmittel hindurchströmen kann, und wobei das wenigstens eine sich erstreckende rohrförmige Element mit einem der Rohre des flachen Abschnitts in Flüssigkeitsverbindung steht.
Kesselwandteil nach Anspruch 2, wobei das wenigstens eine rohrförmige Element gebildet ist von einem Rohr des flachen Abschnitts, das aus der Ebene des Abschnitts gebogen ist.
Kesselwandteil nach Anspruch 3, wobei sich das aus der Ebene des Abschnitts gebogene Rohr erstreckt von dem flachen Abschnitt und wobei das Rohr ein Teil umfaßt, das sich zu dem flachen Abschnitt hin erstreckt.
Kesselwandteil nach einem der vorigen Ansprüche, welches wenigstens drei längliche rohrförmige Elemente umfaßt, die sich jeweils erstrecken von dem im wesentlichen flachen Abschnitt, und Trennwände, die sich über im wesentlichen die gesamte Länge zwischen den rohrförmigen Elementen erstrecken, um zwischen den rohrförmigen elementen einen Kanal zu bilden.
Kesselwandteil nach Anspruch 5, wobei wenigstens eine der Trennwände mit Ausströmöffnungen versehen ist.
Kesselwandteil nach Anspruch 6, wobei in dem gebildeten Kanal Absperrmittel, angebracht sind, um die Ausströmöffnungen abzusperren.
Kesselwandteil nach einem der vorigen Ansprüche, wobei Sensormittel angebracht sind auf dem wenigstens einen sich länglich erstreckenden rohrförmigen Element.
Verbrennungsofen, der einen von senkrechten Kesselwänden umschlossenen Verbrennungsraum, eine an der Oberseite des Verbrennungsraums angebrachte Abgasabfuhr und an der Unterseite einen Verbrennungsrost zur Verbrennung von Brennstoff umfaßt, wobei die senkrechten Kesselwände eine große Anzahl senkrechter Rohre umfassen, durch die hindurch ein Kühlmittel strömt, wobei wenigstens ein Wandteil wenigstens ein länglich rohrförmiges Element umfaßt, das sich von der im wesentlichen flachen Wand bis in den verbrennungsraum hinein erstreckt, wobei durch das rohrförmige Element ein Kühlmittel strömen kann.
Verbrennungsofen nach Anspruch 10, welcher wenigstens ein Wandteil mit drei länglichen rohrförmigen Elementen umfaßt, die sich jeweils erstrecken von dem im wesentlichen flachen Wandteil, und Trennwände, die sich über im wesentlichen die gesamte Länge zwischen den rohrförmigen elementen erstrecken, um zwischen den rohrförmigen Elementen einen Kanal zu bilden.
Verbrennungsofen nach Anspruch 9 oder 10, wobei eine Anzahl von rohrförmigen Elementen gebildeter Kanäle sich von den Kesselwänden bis in den Verbrennungsraum erstrecken und ein Netzwerk bilden.
Verbrennungsofen nach einem der Ansprüche 9–11, der wenigstens ein Kesselwandteil nach einem der Ansprüche 1–8 umfaßt.