DE19617749C1 - Verbrennungsanlage zur Erzeugung von Energie und Verfahren zum Betreiben der Verbrennungsanlage - Google Patents
Verbrennungsanlage zur Erzeugung von Energie und Verfahren zum Betreiben der VerbrennungsanlageInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungsanlage zur Erzeugung
von Energie, die eine Brennkammer zur Verbrennung fester,
feinteiliger, kohlenstoffhaltiger Brennstoffe und/oder Abfälle
sowie einen Zyklon zum Einschmelzen und Nachverbrennen der
Flugasche enthält, wobei zwischen dem Zyklon und der
Brennkammer ein mit einer Prallwand versehener Nachbrennraum
angeordnet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren
zum Betreiben der Verbrennungsanlage.
In derartigen Verbrennungsanlagen werden feinteilige, feste
Brennstoffe und/oder Abfälle verbrannt, und die
Verbrennungswärme wird zur Erzeugung von Wasserdampf genutzt,
dessen Energieinhalt dann in andere Energieformen, z. B. in
elektrische Energie, umgewandelt wird. Verbrennungsanlagen der
eingangs genannten Art gehören bereits zum bekannten Stand der
Technik.
Aus der DE-PS 9 52 206 ist eine Brennstaubfeuerung mit einem
als Zyklonmuffel ausgebildeten Flugascheschmelzofen bekannt,
dessen Feuergase in den Feuerraum der Hauptfeuerung strömen,
wobei dem Zyklon eine Nachbrennkammer nachgeschaltet ist,
welche durch einen Schlackenfangrost von der Brennkammer der
Hauptfeuerung und durch einen Kühlrost von der gemeinsamen
Strahlungskammer getrennt ist. Bei dieser Anlage ist
vorgesehen, daß die Nachbrennkammer auch von den Feuergasen
der Hauptfeuerung durchströmt wird und daß die Hauptfeuerung
als Schmelzkammer - oder als Schmelztischfeuerung ausgebildet
ist. Als Brennstoff für den Zyklon wird Flugstaub aus den
Abscheidern der Brennstaubfeuerung verwendet, wobei auch der
Einsatz eines Zusatzbrennstoffs vorgesehen ist. Die bekannte
Brennstaubfeuerung hat den Nachteil, daß die Hauptfeuerung
auch bei sehr hohen Temperaturen betrieben werden muß und daß
es zu einer Vermischung der in der Hauptfeuerung und der
Nachbrennkammer anfallenden Verbrennungsrückstände kommt.
In der DE-AS 10 00 127 wird vorgeschlagen, die Nachbrennkammer
der aus der DE-PS 9 52 206 bekannten Brennstaubfeuerung mit
einer die Flammenströmung in U-Form lenkenden feuerfesten
Zwischenwand auszurüsten. Bei dieser Vorrichtung kann die
Nachbrennkammer vom Hauptfeuerungsraum getrennt werden, und
sie enthält eine Prallwand zur Abscheidung der flüssigen
Asche.
Aus der DE 36 07 896 A1 ist eine Dampferzeugeranlage mit einem
mit einer Kohlenstaubfeuerung beheizten Dampferzeuger und
einem in den Abgasstrom des Dampferzeugers eingeschalteten
Staubfilter bekannt, bei dem dem Dampferzeuger gasseitig eine
an eine Staubrückführleitung des Staubfilters angeschlossene
Ascheschmelzkammer vorgeschaltet ist. Das Abgas der
Ascheschmelzkammer wird in den unteren Bereich des
Dampferzeugers eingeleitet, und der Ascheschmelzkammer wird
ein Zusatzbrennstoff zugeführt. Die bekannte
Dampferzeugeranlage gibt ein Verbrennungsabgas ab, das einen
vergleichsweise geringen NOx-Gehalt hat.
Schließlich offenbart die DE 38 39 922 A1 ein Verfahren zur
Behandlung von kohlenstoffhaltigem Flugstaub einer
kohlenstaubbefeuerten Dampferzeugeranlage mit reduziertem
NOx-Gehalt in den Rauchgasen, bei dem der über Elektrofilter
den Rauchgasen entnommene kohlenstoffhaltige Flugstaub einem
gekühlten Schmelzfeuerungszyklon zugeführt und dort
nachverbrannt wird. Bei diesem Verfahren ist vorgesehen, daß
die Nachverbrennung des Flugstaubs bzw. der Flugasche mit
einem unterstöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnis von
0,6 bis 0,95 betrieben wird. Bei dem Verfahren ist ferner
vorgesehen, daß der Schmelzfeuerungszyklon dem unteren
Kesselteil zugeordnet ist, aus einem konischen und einem
zylindrischen Teil besteht und daß zur Nachverbrennung des
Flugstaubs gasförmige, flüssige und/oder staubförmige
Zusatzbrennstoffe eingesetzt werden. Zur Nachverbrennung des
Flugstaubs wird ein der Brennkammer des Dampferzeugers
zugeordneter Schmelzfeuerungszyklon verwendet, der gekühlt
ist, einen Neigungswinkel von etwa 8° bis 10° hat und mit
Zuführungen für den Zusatzbrennstoff ausgerüstet ist, welche
den Zusatzbrennstoff in den konischen Bereich des
Schmelzfeuerungszyklons eintragen. Die Flugstaubzufuhr in den
Schmelzfeuerungszyklon erfolgt auf einer Sekante in den
zylindrischen Zyklonbereich. Auch die Verbrennungsluft wird
auf einer Sekante in zwei Ebenen in den Schmelzfeuerungszyklon
eingebracht. Es hat sich gezeigt, daß das aus der DE 38 39 922 A1
bekannte Verfahren sowohl hinsichtlich der
Nachverbrennungsleistung als auch hinsichtlich der
Ascheabscheidungsleistung des Schmelzfeuerungszyklons
verbesserungsbedürftig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Verbrennungsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die
eine Nachverbrennungsleistung für den Flugstaub von < 95% C,
vorzugsweise < 98% C hat und in der mehr als 95%,
vorzugsweise mehr als 98% der im Zyklon anfallenden flüssigen
Asche auch in flüssiger Form abgeschieden werden. Ferner soll
das Reingas, das die Verbrennungsanlage verläßt, einen
NOx-Gehalt < 200 mg NOx/Nm³ (berechnet als NO₂) aufweisen. Der
Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum
Betreiben der Verbrennungsanlage zu schaffen, das die
Einhaltung der vorgenannten Leistungsdaten ermöglicht.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch
gelöst, daß der Zyklon eine
zylindrische Form hat sowie zur Horizontalen geneigt
angeordnet ist, daß die Flugasche auf einer Sekante sowie die
Verbrennungsluft und der Zusatzbrennstoff jeweils auf einer
Tangente durch Eintragsdüsen in den Zyklon eingebracht werden
und daß sich zwischen dem Zyklon und dem Nachbrennraum eine
Trennwand befindet, die mittig eine Gasaustrittsöffnung und
unten einen Schlackeauslaß aufweist, wobei die eine Hälfte der
Trennwand gegenüber der anderen Hälfte der Trennwand um 5 bis 10 cm
in Strömungsrichtung der Verbrennungsgase versetzt ist.
Es hat sich gezeigt, daß durch das Zusammenwirken des
zylindrischen und geneigt angeordneten Zyklons und des mit
einer Prallwand versehenen Nachbrennraums eine sehr hohe
Abscheideleistung für die im Zyklon und im Nachbrennraum
anfallende flüssige Asche erzielt wird, die auf jeden Fall
< 95% und in der Regel < 98% ist. Diese sehr gute
Abscheideleistung wird insbesondere durch die Wirkung der
erfindungsgemäß gestalteten Trennwand erreicht, die zwischen
Zyklon und Nachbrennraum angeordnet ist. Bei Anwendung der
erfindungsgemäßen Betriebsbedingungen wird durch das
Zusammenwirken des Zyklons und des Nachbrennraums ein sehr
hoher Ausbrand der Flugasche erreicht, wobei in jedem Fall ein
Kohlenstoffgehalt < 5% und in der Regel ein Kohlenstoffgehalt
< 2% in der flüssigen Asche vorliegt, welche aus dem Zyklon
bzw. dem Nachbrennraum abfließt. Schließlich ermöglicht das
Zusammenwirken des Zyklons und des Nachbrennraums, daß die
Brennkammer mit einer vergleichsweise niedrigen Temperatur
betrieben werden kann, so daß sich die flüssige Asche, die mit
dem Verbrennungsgas aus der Nachbrennkammer noch in die
Brennkammer eintritt, dort verfestigt, ohne daß es zu
Anbackungen in der Brennkammer kommt.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die
gemeinsame Achse des Zyklons und des Nachbrennraums mit der
Horizontalen einen Winkel von 7° bis 13° bildet und wenn das
Volumen des Nachbrennraums 40 bis 60% des Volumens des
Zyklons beträgt. Hierdurch wird erreicht, daß die flüssige
Asche sowohl den Zyklon als auch den Nachbrennraum zügig
verläßt und daß die hohe Abscheideleistung für die flüssige
Asche mit einem wirtschaftlich vertretbaren Aufwand ermöglicht
wird, denn das Volumen des Nachbrennraums ist vergleichsweise
gering.
Nach der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß sich an die
Prallwand ein Abgaskanal anschließt, wobei der Abgaskanal in
der Prallwand zur Gasaustrittsöffnung des Zyklons nach unten
versetzt angeordnet ist, und zwar um den Wert d/2 bis d der
Austrittsöffnung des Zyklons. Dieses Merkmal ermöglicht es,
daß das Volumen des Nachbrennraums verhältnismäßig niedrig
bemessen werden kann, ohne daß sich daraus nachteilige
Wirkungen auf die Abscheideleistung des Nachbrennraums für die
flüssige Asche ergeben.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch
die Schaffung eines Verfahrens zum Betreiben der
Verbrennungsanlage gelöst, bei dem im Zyklon ständig eine
Temperatur von 1600 bis 1750°C aufrechterhalten wird, wobei im
vorderen Teil des Zyklons eine Luftzahl von 0,9 bis 0,95 sowie
im hinteren Teil des Zyklons und im Nachbrennraum eine
Luftzahl von 1,05 bis 1,1 einzuhalten ist. Diese
Verfahrensbedingungen ermöglichen die sehr hohe
Nachverbrennungsleistung und die gute Fließfähigkeit der
flüssigen Asche.
Eine schnelle und genaue Einhaltung der nach der Erfindung
vorgesehenen Luftzahlen wird in vorteilhafter Weise dadurch
erreicht, daß die Luftzahl des Nachbrennraums über die
Luftzufuhr in den hinteren Teil des Zyklons gesteuert wird. Da
im hinteren Teil des Zyklons bereits der überwiegende Teil des
in der Flugasche enthaltenen Kohlenstoffs verbrannt ist bzw.
verbrennt, ist der Sauerstoffbedarf im Nachbrennraum relativ
gering, so daß die Luftzahl des Nachbrennraums sicher über die
Luftzufuhr in den hinteren Teil des Zyklons gesteuert werden
kann.
In weitere Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die
dem Zyklon zugeführte Luft teilweise durch entstaubtes
Rauchgas der Brennkammer ersetzt wird. Hierdurch wird in
vorteilhafter Weise sowohl der Sauerstoffgehalt als auch der
Wärmeinhalt des Rauchgases der Brennkammer für die im Zyklon
ablaufende Nachverbrennung der Flugasche genutzt.
Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der
Zeichnung und eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt das Verfahrensschema der Verbrennungsanlage.
Die Fig. 2 zeigt die entsprechend der Erfindung gestaltete
Trennwand zwischen Zyklon und Nachbrennraum.
Die Fig. 3 zeigt die Zufuhr von Luft, Flugasche und
Zusatzbrennstoff in den Zyklon.
Aus dem Vorratsbunker (1) wird Kohlenstaub über die Leitung
(2) in die Brennkammer (3) gefördert, was in zweckmäßiger
Weise pneumatisch erfolgt. Anstelle des Kohlenstaubs können
auch feinteilig zerkleinerte Abfälle und/oder entwässerter
Klärschlamm als Brennstoffe verwendet werden. Über die Leitung
(4) wird Primärluft, über die Leitung (5) wird Sekundärluft
und über die Leitung (6) wird Tertiärluft in die Brennkammer
(3) eingebracht, wodurch eine gestufte Verbrennung ermöglicht
wird, die bei Temperaturen zwischen 900 und 1200°C abläuft.
Die in der Brennkammer (3) herrschende, vergleichsweise
niedrige Verbrennungstemperatur bewirkt, daß die Bildung von
Stickoxiden, insbesondere aus dem Stickstoff der Luft,
zurückgedrängt wird, so daß der Gehalt an NOx im
Verbrennungsabgas vergleichsweise niedrig ist. Ein Teil der
bei der Verbrennung anfallenden Asche wird aus der Brennkammer
(3) über die Leitung (7) in fester Form abgeführt. An den
Innenwänden und im oberen Teil der Brennkammer (3) sind
wassergekühlte Wärmeaustauscherflächen angeordnet, welche die
Verbrennungswärme abführen und in Wasserdampf höherer
Temperatur umwandeln. Diese Wärmeaustauscherflächen sind an
sich bekannt und in der Zeichnung nicht dargestellt.
Die Verbrennungsabgase verlassen die Brennkammer (3) über den
Rohgaskanal (8), in dem weitere Wärmeaustauscherflächen
angeordnet sein können. In den Verbrennungsabgasen ist der
restliche Teil der Asche in Form von Flugasche suspendiert.
Die mit Flugasche beladenen Verbrennungsabgase gelangen in
einen mehrstufigen Elektroabscheider (9), der bei Temperaturen
von 200 bis 300°C arbeitet. Im Elektroabscheider (9) wird die
Flugasche zu mehr als 90% aus den Verbrennungsabgasen
abgetrennt und über die Leitungen (10a, 10b und 10c) aus dem
Elektroabscheider (9) abgeführt. Das weitgehend entstaubte
Verbrennungsabgas verläßt den Elektroabscheider (9) über die
Leitung (11) und kann einer weiteren Abgasreinigung zugeführt
werden, bevor es über einen Kamin in die Atmosphäre entlassen
wird. Die weitere Abgasreinigung ist in der Zeichnung nicht
dargestellt; sie kann zur weitgehenden Abtrennung der
Flugasche sowie der sauren Bestandteile SO₂ und HCl aus den
Verbrennungsabgasen in bekannter Weise eingesetzt werden. Bei
Verbrennungsabgasen mit einem großen Gehalt an Flugasche kann
dem Elektroabscheider (9) ein in der Zeichnung nicht
dargestellter Zyklon zur Flugascheabscheidung vorgeschaltet
werden.
Die im Elektroabscheider (9) anfallende Flugasche wird über
die Leitung (12) sowie geeignete Eintragsdüsen in den
Schmelzzyklon (13) eingebracht, wobei es möglich ist, eine
Zwischenlagerung der Flugasche in einem Vorratsbehälter
vorzunehmen. Die dem Schmelzzyklon (13) zugeführte Flugasche
hat einen hohen Anteil an Kohlenstoff, der bis zu 50 Gew.-%
betragen kann und aus wirtschaftlichen Gründen zur
Energiegewinnung genutzt werden muß. Die Eintragsdüsen für die
Flugasche sind so angeordnet, daß der Flugaschestrahl auf
einer Sekante (14) in den Schmelzzyklon (13) eintritt. Der
Zusatzbrennstoff gelangt über die Leitung (15) sowie
entsprechende Brennstoffdüsen auf einer Tangente (16) in den
Schmelzzyklon (13), wobei der Zusatzbrennstoff in den vorderen
Teil des Schmelzzyklons (13) eingebracht wird. Als
Zusatzbrennstoff werden vorzugsweise flüssige oder gasförmige
Brennstoffe verwendet. Der Zusatzbrennstoff hat die Aufgabe,
im Schmelzzyklon (13) ständig eine hohe Temperatur
aufrechtzuerhalten, die ca. 1650°C beträgt. Die Flugasche wird
ebenfalls in den vorderen Teil des Schmelzzyklons (13)
eingetragen. Die Verbrennungsluft gelangt über die Leitungen
(17 und 18) in den Schmelzzyklon (13), wobei die Luftdüsen so
angeordnet sind, daß der Luftstrahl auf einer Tangente (16) in
den Schmelzzyklon (13) eintritt. Die Luft und der
Zusatzbrennstoff, die beide auf der Tangente (16) geführt
werden, bilden an der Innenwand des zylindrischen
Schmelzzyklons (13) eine "Schutzschicht", die verhindert, daß
es durch den auf der Sekante (14) geführten Flugaschestrahl zu
einer Abrasion der Zyklonwand kommt. Es ist vorgesehen, daß
die Verbrennungsluft teilweise in den vorderen und teilweise
in den hinteren Teil des Schmelzzyklons (13) eingebracht wird,
wobei die Lufteintragsebenen nochmal unterteilt sein können.
Durch die Zufuhr der Luft in mehreren Ebenen wird auch im
Schmelzzyklon (13) eine gestufte Verbrennung erreicht, denn im
vorderen Teil des Zyklons wird eine auf den Zusatzbrennstoff
und die Flugasche bezogene unterstöchiometrische Luftmenge
eingebracht, so daß dort eine Luftzahl von ca. 0,9
aufrechterhalten wird. In den hinteren Teil des Schmelzzyklons
(13) wird eine in Bezug auf den Zusatzbrennstoff und die
Flugasche überstöchiometrische Luftmenge eingebracht, und es
wird dort eine Luftzahl von ca. 1,1 eingehalten.
Der Schmelzzyklon (13) ist zur Horizontalen mit einem
Neigungswinkel von ca. 10° angeordnet. Dadurch wird ein
zügiger Abfluß der im Schmelzzyklon anfallenden flüssigen
Asche erreicht. Durch die im Schmelzzyklon (13) herrschende
hohe Temperatur kommt es dort nicht zur Anbackung von Asche,
zumal die hohe Arbeitstemperatur durch den Zusatzbrennstoff
ständig aufrechterhalten wird. Der Schmelzzyklon (13) hat eine
zylindrische Form, denn es hat sich gezeigt, daß die Anordnung
eines Konus im vorderen Teil des Zyklons strömungstechnische
Probleme schafft. Die Wand des Schmelzzyklons (13) wird
gekühlt und ist innen mit einer feuerfesten Masse
ausgekleidet. Im hinteren Teil des Schmelzzyklons (13) ist die
Trennwand (19) angeordnet, die den Schmelzzyklon (13) vom
Nachbrennraum (20) abtrennt. Im unteren Teil der Trennwand
(19) befindet sich ein Abfluß (21) für die flüssige Asche. In
der Mitte der Trennwand (19) ist eine Gasaustrittsöffnung (23)
angeordnet, über die das mit Aschetröpfchen beladene
Verbrennungsabgas in den Nachbrennraum (20) eintritt. Im
Schmelzzyklon (13) wird bereits ein größerer Teil der
flüssigen Asche aus dem Verbrennungsabgas ausgeschleudert, der
über den Ascheauslaß (21) abfließt.
Der Nachbrennraum (20) und der Schmelzzyklon (13) haben eine
gemeinsame Achse (22) und damit gegenüber der Horizontalen den
gleichen Neigungswinkel. Im Nachbrennraum (20) wird die
gleiche Verbrennungstemperatur aufrechterhalten, wie im
Schmelzzyklon (13), was dadurch sichergestellt wird, daß dem
Nachbrennraum (20) über die Leitung (24) ein gasförmiger oder
flüssiger Zusatzbrennstoff zugeführt wird. Die zu dessen
Verbrennung erforderliche Luft wird über die Leitung (18)
eingebracht, so daß auch im Nachbrennraum (20) eine Luftzahl
von ca. 1,1 sicher eingehalten werden kann. Dies wird auch
dadurch ermöglicht, daß im Schmelzzyklon (13) bereits eine
weitgehende Verbrennung des in der Flugasche enthaltenen
Kohlenstoffs eintritt.
Der mit Aschetröpfchen beladene Strahl der Verbrennungsabgase
des Schmelzzyklons (13) wird mittels der Gasaustrittsöffnung
(23) auf die Wand (25) des Nachbrennraums (20) gelenkt, die
als Prallfläche wirkt und an der der größte Teil der flüssigen
Asche abgeschieden wird. Von der Wand (25) fließt die Asche in
den unteren Teil des Nachbrennraums (20) und wird dort
gemeinsam mit der aus dem Schmelzzyklon (13) abfließenden
Asche über die Leitung (26) ausgetragen. Die flüssige Asche
wird in einem bekannten, mit Wasser betriebenen Granulator zu
Schlackengranulat verarbeitet.
Das weitgehend von der flüssigen Asche befreite
Verbrennungsabgas des Schmelzzyklons (13) gelangt über den
Abgaskanal (27) in die Brennkammer (3). Aschetröpfchen, die in
den Abgaskanal (27) mitgerissen werden, werden vom Fangrost
(28) aus dem Gasstrom abgeschieden und fließen in den unteren
Teil des Nachbrennraums (20) ab. Die Aschetröpfchen, welche
den Fangrost (28) passieren, werden in der Brennkammer (3)
verfestigt und mit der dort anfallenden festen Asche über die
Leitung (7) ausgetragen; Anbackungen traten in der Brennkammer
(3) nicht auf. Die im Verbrennungsabgas des Schmelzzyklons
(13) enthaltene Wärme wird zum Einschmelzen der Flugasche und
zur Erzeugung von Dampf genutzt.
Die Trennwand (19) ist in der Weise gestaltet, daß ihre eine
Hälfte gegenüber der anderen Hälfte um 5 bis 10 cm in
Strömungsrichtung des Verbrennungsabgases des Schmelzzyklons
(13) versetzt ist (siehe Fig. 2). Hierdurch erhält der durch
die Gasaustrittsöffnung (23) in den Nachbrennraum (20)
eintretende Gasstrom nochmal einen Drall, so daß er
vorteilhaft auf die als Prallfläche wirkende Wand (25)
auftrifft. Die erfindungsgemäße Gestaltung der Trennwand (19)
ist eine Voraussetzung dafür, daß das Volumen des
Nachbrennraums (20) relativ klein gehalten werden kann und ca.
50% des Volumens des Schmelzzyklons (13) beträgt. Ferner ist
die erfindungsgemäße Gestaltung der Trennwand (19) eine
Voraussetzung dafür, daß der Abgaskanal (27) in der Prallwand
(25) zur Gasaustrittsöffnung (23) des Schmelzzyklons (13) nur
um den Wert d/2 bis d der Gasaustrittsöffnung (23) nach unten
versetzt angeordnet ist, wodurch das Volumen des
Nachbrennraums (20) klein gehalten werden kann. Mit anderen
Worten: Der Abgaskanal (27) und die Gasaustrittsöffnung (23)
liegen zwar nicht in einer Ebene, aber der Abstand beider
Ebenen ist relativ gering, nämlich d/2 bis d der
Austrittsöffnung (23). Trotz dieses geringen Abstands ist die
Menge der flüssigen Aschetröpfchen, die aus dem Nachbrennraum
(20) in den Abgaskanal (27) mitgerissen wird, relativ gering.
Da das im Rohgaskanal (8) geführte Verbrennungsabgas einen
Luftüberschuß enthält - seine Luftzahl beträgt ca. 1,10 bis
1,15 - ist es möglich, einen Teil der dem Schmelzzyklon (13)
zugeführten Luft durch einen Teilstrom des in der Leitung (11)
geführten, weitgehend entstaubten Verbrennungsabgases zu
ersetzen. Das rezirkulierte Verbrennungsabgas wird
vorzugsweise über die Leitung (29) dem in der Leitung (17)
geführten Luftstrom zugegeben. Durch diese Maßnahme kann
insbesondere eine schnelle und genaue Einstellung der im
vorderen Teil des Schmelzzyklons (13) vorgesehenen Luftzahl
von ca. 0,9 erreicht werden. Die über die Leitung (18) in den
vorderen Teil des Schmelzzyklons (13) eingebrachte Luft hat
nicht nur die Aufgabe, im vorderen Teil des Schmelzzyklons
(13) sowie im Nachbrennraum (20) die vorgesehene Luftzahl von
ca. 1,1 einzustellen, sondern sie erhöht auch die Verweilzeit
der über die Leitung (12) in den Schmelzzyklon (13)
eingebrachten Flugasche, da der Luftstrom aus der Leitung (18)
eine gewisse Sperrwirkung auf den in Richtung des
Nachbrennraums (20) fließenden Stroms der Verbrennungsabgase
ausübt. Wenn die über die Leitung (7) abgeführte feste Asche
hinreichend feinteilig ist und einen höheren Kohlenstoffgehalt
hat, ist es möglich, zumindest einen Teil dieser Asche im
Schmelzzyklon (13) einzuschmelzen und nachzuverbrennen. In
einzelnen Fällen ist es ferner möglich, Flugasche mit einem
höheren Kohlenstoffgehalt aus einer anderen Verbrennungsanlage
im Schmelzzyklon (13) zu verarbeiten.
Nachfolgend wird der Gegenstand der Erfindung anhand einer
Stoff- und Mengenbilanz einer Verbrennungsanlage erläutert.
- 1. Menge des Kohlenstaubs, der über die Leitung (2) in die Brennkammer (3) eingebracht wird: 12 500 kg/h
- 2. Gesamtmenge der Luft, die über die Leitungen (4, 5, 6) in die Brennkammer (3) eingebracht wird: 121 000 Nm³/h
- 3. Menge der über die Leitung (7) ausgetragenen Asche: 150 kg/h
- 4. Luftzahl des Rohgases in Leitung (8): λ = 1,11
- 5. Flugaschegehalt des in Leitung (8) geführten Rohgases: ca. 20 000 mg/Nm³
- 6. Menge des in Leitung (8) geführten Rohgases: 126 800 Nm³/h
- 7. Staubgehalt des Reingases: < 50 mg/Nm³
- 8. NOx-Gehalt des Reingases: < 200 mg/Nm³
- 9. Menge der über Leitung (12) in den Schmelzzyklon (13) geförderten Flugasche: 3000 kg/h
- 10. Kohlenstoffgehalt der Flugasche: 50 Gew.-%
- 11. Menge der über die Leitungen (17 und 18) in den Schmelzzyklon (13) eingebrachten Luft: 15 560 Nm³/h
- 12. Menge des über Leitung (26) ausgetragenen, getrockneten Schlackengranulats: 1500 kg/h
- 13. Kohlenstoffgehalt des Schlackengranulats < 2 Gew.-%
Claims (7)
1. Verbrennungsanlage zur Erzeugung von Energie, die eine
Brennkammer (3) zur Verbrennung fester, feinteiliger,
kohlenstoffhaltiger Brennstoffe und/ober Abfälle sowie
einen Zyklon (13) zum Einschmelzen und Nachverbrennen der
Flugasche enthält, wobei zwischen dem Zyklon (13) und der
Brennkammer (3) ein mit einer Prallwand (25) versehener
Nachbrennraum (20) angeordnet ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zyklon (13) eine zylindrische
Form hat sowie zur Horizontalen geneigt angeordnet ist,
daß die Flugasche auf einer Sekante (14) sowie die
Verbrennungsluft und der Zusatzbrennstoff jeweils auf
einer Tangente (16) durch Eintragsdüsen in den Zyklon
(13) eingebracht werden und daß sich zwischen dem Zyklon
(13) und dem Nachbrennraum (20) eine Trennwand (19)
befindet, die mittig eine Gasaustrittsöffnung (23) und
unten einen Schlackenauslaß (21) aufweist, wobei die eine
Hälfte der Trennwand (19) gegenüber der anderen Hälfte
der Trennwand (19) um 5 bis 10 cm in Strömungsrichtung
der Verbrennungsgase versetzt ist.
2. Verbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die gemeinsame Achse (22) des Zyklons
(13) und des Nachbrennraums (20) mit der Horizontalen
einen Winkel von 7° bis 13° bildet.
3. Verbrennungsanlage nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Volumen des Nachbrennraums (20)
40 bis 60% des Volumens des Zyklons (13) beträgt.
4. Verbrennungsanlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß sich an die Prallwand (25) ein
Abgaskanal (27) anschließt, wobei der Abgaskanal (27) in
der Prallwand (25) zur Gasausstrittsöffnung (23) des
Zyklons (13) nach unten versetzt angeordnet ist, und zwar
um den Wert d/2 bis d der Austrittsöffnung (23).
5. Verfahren zum Betreiben der Verbrennungsanlage nach den
Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Zyklon
(13) ständig eine Temperatur von 1600 bis 1750°C
aufrechterhalten wird, wobei im vorderen Teil des Zyklons
(13) eine Luftzahl von 0,9 bis 0,95 sowie im hinteren
Teil des Zyklons (13) und im Nachbrennraum (20) eine
Luftzahl von 1,05 bis 1,1 einzuhalten ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Luftzahl des Nachbrennraums (20) über die Luftzufuhr
in den hinteren Teil des Zyklons (13) gesteuert wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die dem Zyklon (13) zugeführte Luft
teilweise durch entstaubtes Rauchgas der Brennkammer (3)
ersetzt wird.
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