DE102008012246A1

DE102008012246A1 - System zur Aschewiederverwertung

Info

Publication number: DE102008012246A1
Application number: DE102008012246A
Authority: DE
Inventors: Rafael Moreno Dr. Rueda
Original assignee: Clyde Bergemann DRYCON GmbH
Current assignee: Clyde Bergemann DRYCON GmbH
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2009-10-01
Also published as: WO2009112328A3; WO2009112328A2; EP2260242A2; US20110070549A1; EP2260242B1

Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungsanlage (1), umfassend zumindest folgende Schritte: a) Entnahme einer Asche aus einem Verbrennungskessel (2), b) Verfestigen der Asche, c) Zerkleinern der Asche und d) Zuführen zumindest eines Teiles der Asche in den Verbrennungskessel (2), wobei die Härte der Asche während der Schritte a) oder b) gezielt eingestellt wird. Weiter wird eine besonders geeignete Vorrichtung zur Verwirklichung des Verfahrens angegeben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur effizienten Betriebsweise von Verbrennungsanlagen für fossile Rohstoffe und/oder Abfallverbrennungsanlagen.
Insbesondere steht dabei im Vordergrund, eine Material schonende Betriebsweise zu realisieren, so dass sich eine gegenüber dem Stand der Technik verringerte Verschleißwirkung bezüglich wenigstens einer der Komponenten der Verbrennungsanlage ergibt.
Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren gemäß den Schritten des Patentanspruchs 1 sowie einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, ebenso wie in der Beschreibung.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest folgende Schritte realisiert sind:

a) Entnahme der Asche aus einem Verbrennungskessel,
b) (ggf.) Verfestigen der Asche,
c) Zerkleinern der Asche, und
d) Zuführen zumindest eines Teils der Asche in den Verbrennungskessel von vorne,

Die mit der Verbrennung erzeugte Wärme der Rauchgase wird in solchen Anlagen mittels Wärmetauscher aufgenommen und weiter verwendet. Es wird hier vorge schlagen, dass die Entnahme der Asche aus dem Verbrennungsprozess entweder kontinuierlich und/oder diskontinuierlich erfolgt. Gerade für eine diskontinuierliche Entnahme der Asche wurde als Auslösezeitpunkt die Effektivität des Wärmeaustauschs bei solchen Verbrennungsanlagen in den nachgelagerten Wärmetauscher-Räumen und/oder der Verschlackungsgrad der Wärmetauscher herangezogen.
Von dieser traditionellen Vorstellung löst sich die Erfindung, indem sie eine bislang nicht im Fokus stehende Kenngröße zur Entnahme der Asche (Art und/oder Umfang) vorschlägt. Hierbei wird auf die Härte der Asche abgestellt, wobei insbesondere mit „Härte” die Festigkeit der Aschebrocken gemeint ist. Ziel ist es, mit dem Verfahren insbesondere, die Asche mit einer geringeren Härte zu entnehmen bzw. erstarren zu lassen, als das bislang üblich war. Damit kann der Verschleiß bei den nachfolgenden Komponenten reduziert werden, bzw. es können andere Komponenten zum Einsatz gelangen. Hierzu ist es regelmäßig erforderlich, die Asche bezüglich wenigstens einer Eigenschaft im Inneren des Verbrennungskessels und/oder außerhalb zu beobachten bzw. zu überwachen und dann mit Hilfe eines konkreten Regelkreises eine Beeinflussung des Härtegrades der Asche vorzunehmen.
Insbesondere wird als vorteilhaft erachtet, dass die Asche vor Schritt d) eine mittlere Härtebandbreite von weniger als 4 hat. Die Härtebandbreite ist eine in diesen Fachkreisen übliche Angabe der Festigkeit der Asche. Im diesem technischen Bereich wird regelmäßig über eine Härtebandbreite von 1 bis 10 gesprochen, wobei 10 dem Härtegrad eines Diamanten entspricht. Die Bodenasche in Kohlekraftwerken lag bislang im Bereich 5 bis 8. Insbesondere wir hier vorgeschlagen, dass eine Härtebandbreite im Bereich der Kohle, nämlich im Bereich von 2 bis 3, eingestellt wird.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass zwischen Schritt b) und c) zusätzlich Brennstoff, insbesondere Kohle, zugeführt wird. Das heißt mit anderen Worten auch, dass zum Beispiel Asche (erstmalig) und Kohle mit dem gleichen Zerkleinerer bearbeitet werden. Gerade für einen solchen Kohlezerkleinerer kann folglich der Verschleiß drastisch reduziert werden; beispielsweise um 15 bis 20%.
Darüber hinaus wird als vorteilhaft angesehen, dass zur Durchführung des Schrittes a) eine interne Reinigung des Verbrennungskessels vorgenommen wird. Das heißt also, dass zu gewünschten Zeitpunkten eine Abreinigung der inneren Oberflächen des Verbrennungskessels zumindest teilweise vorgenommen und die damit erzeugte Asche aus dem Verbrennungskessel entnommen wird. Mit anderen Worten heißt das auch, dass die interne Reinigung die Entnahme der Asche aus dem Verbrennungskessel zu gewünschten Zeitpunkten einleitet bzw. verstärkt.
Schließlich wird auch vorgeschlagen, dass die interne Reinigung eine Behandlung der Asche mit Wasser umfasst. Das in die Asche bzw. auf die Asche einwirkende Wasser führt einerseits zu einer geringeren Brockengröße der zu entnehmenden Asche und kann zudem eine gewisse „Aufweichung” der verbackten, teilweise auch gesinterten, Asche-Verschlackung bewirken (Reduzierung der Härtebandbreite). Gegebenenfalls können hier auch Lösungsmittel beigefügt werden, die eine „Aufweichung” der Asche unter Einbehaltung der Umwelt-Vorschriften erlaubt.
Darüber hinaus ist ganz besonders bevorzugt, dass wenigstens ein Betriebsparameter des Verbrennungskessels erfasst und mit einem für die Härtebandbreite der Asche charakteristischen Kennwert verglichen wird, wobei bei Erreichen eines Schwellenwertes eine Behandlung der Asche im Verbrennungskessel und/oder eine Entnahme eingeleitet wird. Hierbei wird also insbesondere eine gezielte Überwachung der Betriebsparameter des Kessels und/oder des charakteristischen Kennwerts der Asche vorgeschlagen. Aus Versuchen resultierende Schwellenwerte können dann für eine Regelung genutzt werden, bei der also bei Erreichen des Schwellenwertes die Behandlung der Asche im Inneren und/oder die Entnahme eingeleitet wird.
Insbesondere zur Verwirklichung des hier erfindungsgemäß beschriebenen Verfahrens wird auch eine Vorrichtung vorgeschlagen, die eine Verbrennungsanlage mit den zumindest folgenden Elementen umfasst:

– einen Verwahrungskessel mit einem Auslass für Asche, um auf
– (wenigstens) einen Förderer zum Abtransport und Kühlen der heißen Asche,
– (wenigstens) einen Zerkleinerer für die kalte Asche, und
– (wenigstens) einen Einlass des Verbrennungskessels für die Asche,

Als sehr vorteilhaft wird angesehen, dass die Vorrichtung zusätzlich mit Sensoren, Reinigungsmitteln (z. B. nach Art von Wasserlanzenbläsern für den Verbrennungskessel) und eine (datenorientierte) Steuerung vorgesehen ist.
Zudem bietet das Verfahren besonders große Vorzüge bei einer Vorrichtung, bei der die Asche über einen Kohleförderer und einen Kohlezerkleinerer geführt wird.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden anhand der beigefügten 1 erläutert. Diese zeigt schematisch und nicht einschränkend einen möglichen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 3, wie sie insbesondere zur Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens geeignet ist.
Die Vorrichtung 3 umfasst die zentral dargestellte Verbrennungsanlage 1 mit dem Verbrennungskessel 2. Das im unteren Bereich des Verbrennungskessels 2 mittels der Brenner 20 verbrannte Material lagert sich auf den Innenseiten des Verbrennungskessels 2 und/oder auf Wärmetauschern 16 an. Zur Überwachung dieser Anlagerung und/oder der Verschlackung dieser Bauteile sind im bzw. am Verbrennungskessel 2 verschiedene Sensoren 9 positioniert. Über Steuerleitungen 12 werden die Messdaten der Sensoren 9 von der Steuerung 11 überwacht. Zu gegebenen Auslösezeitpunkten werden Reinigungsmittel, hier dargestellt nach Art eines Wasserlanzenbläsers, aktiviert, so dass die Asche entfernt wird.
Die bei der normalen Verbrennung entstehende Asche, ebenso wie die Asche, die mittels der Reinigungsmittel 10 aus dem Inneren des Verbrennungskessels 2 entfernt wird, wird über den Auslass entnommen und auf ein Förderband 17 eines Förderers 6 aufgegeben. Mit Hilfe des Förderers 6, der ein luftdichtes Gehäuse 18 aufweist, wird die heiße Asche hin zu einer Mühle 19 bewegt. Das Abkühlen der Asche auf dem Förderband 17 erfolgt zudem beispielsweise unter Zuhilfenahme von einer Luftzufuhr 4, die einen gegenläufigen Luftstrom hin zum Einlass 5 realisiert, weil der Verbrennungskessel 2 regelmäßig mit Unterdruck betrieben wird. Zur Einstellung des Härtebandgrades und/oder zur Einstellung eines gezielten Abkühlverhaltens kann zusätzlich eine Wasserzufuhr 15 vorgesehen sein, mit der Wasser auf die abkühlende Asche aufgegeben werden kann.
Nachdem die Asche die Mühle 19 passiert hat, wird diese auf einen Kohleförderer 12 aufgegeben. Dort wird sie mit Kohle, welches aus einem Kohlereservoir 21 stammt, vermengt und gemeinsam einem Kohlezerkleinerer 13 zugeführt. Dort wird eine weitere Reduzierung der Brockengröße erreicht. Das so vorbehandelte Gemenge aus Asche und Kohle wird über den einen Einlass 8 des Verbrennungskessels 2 erneut zugeführt. So wird zumindest für einen Teil der Asche ein Kreislauf realisiert.

1: Verbrennungsanlage
2: Verbrennungskessel
3: Vorrichtung
4: Luftzufuhr
5: Auslass
6: Förderer
7: Zerkleinerer
8: Einlass
9: Sensor
10: Reinigungsmittel
11: Steuerung
12: Kohleförderer
13: Kohlezerkleinerer
14: Steuerleitung
15: Wasserzufuhr
16: Wärmetauscher
17: Förderband
18: Gehäuse
19: Mühle
20: Brenner
21: Kohlereservoir

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungsanlage (1) umfassend zumindest folgende Schritte: a) Entnahme einer Asche aus einem Verbrennungskessel (2), b) Verfestigen der Asche, c) Zerkleinern der Asche, und d) Zuführen zumindest eines Teiles der Asche in den Verbrennungskessel (2), wobei die Härte der Asche während der Schritte a) oder b) gezielt eingestellt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1, bei dem die Asche vor Schritt d) eine mittlere Härtbandbreite von weniger als 4 hat.
Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, bei dem zwischen Schritt b) und c) zusätzlich Brennstoff, insbesondere Kohle, zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Patentansprüche, bei dem zur Durchführung des Schrittes a) eine interne Reinigung des Verbrennungskessels vorgenommen wird.
Verfahren nach Patentanspruch 4, wobei die Asche mit Wasser behandelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Patentansprüche, bei dem wenigstens ein Betriebsparameter des Verbrennungskessels (2) erfasst und mit einen für die Härte der Asche charakteristischen Kennwert verglichen wird, wobei bei Erreichen eines Schwellwertes eine Behandlung der Asche im Verbrennungskessel (2) und/oder eine Entnahme eingeleitet wird.
Vorrichtung (3) umfassend eine Verbrennungsanlage (1) mit zumindest folgenden Elementen: einem Verbrennungskessel (2) mit einem Auslass (5) für Asche, einem Förderer (6) zum Abtransport und Kühlen der heißen Asche, einem Zerkleinerer (7) für die kalte Asche und einem Einlass (8) des Verbrennungskessels (2) für die Asche, wobei diese Elemente so zusammenwirken, dass für zumindest einen Teil der Asche ein Kreislauf gebildet ist.
Vorrichtung (3) nach Patentanspruch 7, wobei Sensoren (9), Reinigungsmittel (10) und eine Steuerung (11) vorgesehen sind.
Vorrichtung (3) nach Patentanspruch 7 oder 8, wobei die Asche über einen Kohleförderer (12) und einen Kohlezerkleinerer (13) geführt wird.