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Dokumentenidentifikation DE3625397C2 06.08.1992
Titel Stehende Nachbrennkammer hinter einem Verbrennungsofen einer Verbrennungseinrichtung für chemischen Abfall
Anmelder MAN Gutehoffnungshütte AG, 4200 Oberhausen, DE
Erfinder Vollhardt, Frohmut, Dipl.-Ing., 4200 Oberhausen, DE;
Krämer, Hans, Dipl.-Ing., 4220 Dinslaken, DE;
Detzner, Klaus, Dipl.-Kaufm., 4200 Oberhausen, DE
Vertreter Wangemann, H., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 4000 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 26.07.1986
DE-Aktenzeichen 3625397
Offenlegungstag 04.02.1988
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 06.08.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.08.1992
IPC-Hauptklasse B23G 5/16
IPC-Nebenklasse F23G 7/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine stehende Nachbrennkammer hinter einem Verbrennungsofen einer Verbrennungseinrichtung für chemischen Abfall der im Oberbegriff genannten Art. Sie betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben der Nachbrennkammer.

Bei der Verbrennung von Askarelen, chlorierten Kohlenwasserstoffen, Altölen u. dgl. müssen diese derart verbrannt werden, daß eine Dioxin-Bildung vermieden wird, wozu die Verbrennungstemperatur mindestens 1200°C betragen muß. Dabei treten Spitzentemperaturen bis zu 1400°C auf. Durch diese hohen Temperaturen wird insbesondere die dem Verbrennungsofen benachbarte Nachbrennkammer, bei einer stehenden Nachbrennkammer deren Fußabschnitt, besonders stark beansprucht, und das Mauerwerk unterliegt einem hohen Verschleiß. Dies ist z. B. bei einem in der DE-Z.: VGB Kraftwerkstechnik 64 (1984) H. 11, S. 1015-1019 beschriebenen Verbrennungsofen mit einer anschießenden stehenden Nachbrennkammer der Fall. Diese bekannte Verbrennungseinrichtung für chemischen Abfall besteht aus einem als Drehrohrofen ausgebildeten Verbrennungsofen, dem eine stehende Nachbrennkammer mit in den Kammerseitenwänden angeordneten Brennern nachgeordnet ist. Die Brenner sind im wesentlichen in der unteren, der Einmündung der Gase aus dem Verbrennungsofen in die Kammer und dem Schlackenaustrag benachbarten Kammerhälfte gruppenweise angeordnet.

Bei einer anderen, aus der deutschen Offenlegungsschrift 27 21 237 bekannten Verbrennungsanlage zum Verbrennen von stark feuchten, vornehmlich pflanzlichen Abfallbrennstoffen mit einem stehenden Verbrennungsofen ohne Nachbrennkammer ist ein Brenner mit einem Neigungswinkel auf eine auf der Kammerlängsachse gelegene Stelle gerichtet. Des weiteren sind von außen nach innen leicht fallende, tangential gegen eine Brennstoffschüttkegeloberfläche gerichtete Dralluftdüsen zur Zuführung von Sekundärluft angeordnet, deren Achse in ungefähr halber Brennstoffkegelhöhe zwischen einer Schwelzone und einer Glutzone die Brennstoffoberfläche tangierend berühren. Auf diese Weise soll in Verbindung mit einer Unterschubbeschickung des Feuerraums der Brennstoffschüttkegel aus einer oberen Zone frisch eingebrachten Brennstoffs, einer darunter liegenden Trocknungs- und Entgasungszone, einer unter dieser liegenden Vergasungs- bzw. Schwelbrandzone und einer auf einem Rost über einer Aschenzone liegenden Glutzone gebildet werden, um eine möglichst vollständige Verbrennung bei relativ geringem Luftüberschuß und gleichzeitig eine Flugaschenvorabscheidung zu erreichen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Nachbrennkammer hinter einem Verbrennungsofen zu schaffen, bei der ein hoher Verschleiß des Mauerwerks der Nachbrennkammer verhindert oder zumindest vermindert, eine hohe Verweilzeit des zugeführten chemischen Abfalls in der Nachbrennkammer und ein möglichst vollständiger Ausbrand der Schadstoffe errreicht werden. Hierzu sollen einfache Mittel eingesetzt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs vor. Die Merkmale der Unteransprüche dienen der Verbesserung und Weiterentwicklung der Merkmale des Hauptanspruchs. Der Verfahrensanspruch gibt eine vorteilhafte Art des Betreibens der Nachbrennkammer wieder.

Durch die Neigung der Brenner wird eine leicht kreisende Strömungsbewegung bewirkt, die bereichsweise einander entgegengesetzt gerichtet ist, wodurch eine gesteigerte Turbulenz erreicht wird. Dies führt zu einer guten Durchmischung der zugegebenen flüssigen Chemieabfälle und damit einem vollständigen Ausbrand der Schadstoffe. Des weiteren werden die gegenüberliegenden Mauerpartien nicht direkt mit der heißen Flamme beaufschlagt, so daß sich der aufgrund der hohen Temperaturen unvermeidliche Verschleiß des Mauerwerks in Grenzen hält und auf den unteren Teil der Kammer beschränkt bleibt. Die Erfindung bietet ferner den Vorteil, den vorgeschalteten Verbrennungsofen, d. h. den Drehrohrofen mit niedrigeren Verbrennungstemperaturen fahren zu können, während die Verbrennung der eingedüsten, flüssigen, pastösen oder gasförmigen Abfallprodukte in einer Hochleistungsbrandzone der Nachbrennkammer verfolgen kann.

Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Brennkammer dargestellt und zwar zeigen

Fig. 1 und 2 in Vertikalschnitten und verschiedenen Ebenen eine erste Ausführungsform einer Nachbrennkammer,

Fig. 3 eine weitere Form einer Nachbrennkammer nach der Erfindung und

Fig. 4 schematisch die Anordnung der Brenner in der unteren Hälfte der im Querschnitt quadratischen Nachbrennkammer.

Die mit der allgemeinen Bezugsziffer 1 versehene stehende Nachbrennkammer in den Zeichnungen weist einen unteren Abschnitt 2 und einen Verweilzeitabschnitt 3 auf, an den sich ein oberer waagerechter Abschnitt 4 anschließt, der zu dem Strahlungsteil eines Abhitzekessels z. B. führt. In eine annähernd waagerechte Öffnung 5 des unteren Abschnitts 2 der Nachbrennkammer 1, die gegenüber der Horizontalen leicht geneigt ist, ragt das hintere Ende eines Drehrohrofens 6, dessen Neigung der Achsneigung der Öffnung 5 entspricht. In unmittelbarer Nähe des Austrittsendes 7 des Drehrohrofens ist in einem Boden 8 der Nachbrennkammer 1 ein Schlackeaustrag 9 angeordnet.

Die vier Wände 14 der im Querschnitt quadratischen Nachbrennkammer 1 weisen in der unteren Hälfte Vergasungsbrenner 10 für die flüssigen chemischen Abfallprodukte auf, deren Achsen 11 gegen die Längsmittelachse L hin geneigt sind. Die Neigung kann hierbei zwischen 30 und 60° betragen. - Wie aus Fig. 1 erkennbar ist, können die Brenner 10 in unterschiedlicher Höhe angeordnet sein. Allen Brennern ist gemeinsam, den zuzuführenden Chemieabfall und deren Flammen in dem Raum um eine Stelle 12 oder etwas unter- oder oberhalb davon zu konzentrieren, so daß oberhalb einer Linie 13 der besagte Verweilzeitabschnitt 3 gebildet wird, in dem die Gase eine Nachverbrennungszeit haben.

An der Innenseite der Wände 14 der Brennkammer 1 kann die flüssige Schlacke entlanglaufen, ohne in die Vergasungsbrenner 10 oder in trichterartige Brenneröffnungen 15 einzudringen und ohne im Falle der Nichtzuführung von flüssigem Abfall die Brenner 10 oder die trichterartigen Brenneröffnungen 15 zu verstopfen. Durch die Neigung der Brenner 10 wird nur die jeweils gegenüberliegende Mauerpartie des Abschnittes 2 durch die heiße Flamme beaufschlagt. Hierbei wird die beaufschlagte Fläche gering gehalten und auf dem unteren Teil des Abschnitts 2 konzentriert. Aufgrund der hohen Temperatur sich ergebender Verschleiß des Mauerwerks bleibt daher auf diesen Teil der Brennkammer 1 beschränkt.

Die aus dem Drehrohrofen 6 austretenden Gase können zunächst eine relativ niedrige Temperatur besitzen, werden aber in dem Abschnitt 2, in Sonderheit etwa auf Höhe der Stelle 12 auf jene Temperatur gebracht, die eine Dioxin-Bildung vermeidet, wozu die lange Verweilzeit in dem Abschnitt 3 der Nachbrennkammer 1 hinzutritt, die einen vollständigen Ausbrand der Schadstoffe gewährleistet. Aufgrund der Schrägstellung der Brenner 10 wird ein langer Flammenweg erzeugt; ferner sorgt die Schrägstellung der Brenner 10 für eine intensive Durchmischung der eingedüsten, zu verbrennenden Schadstoffe.

In Fig. 4 ist die Stellung der gegenüber der Längsachse L der Nachbrennkammer 1 geneigten Brenner 10 dargestellt. Die Brenner 10, deren Längsachsen in Fig. 4 mit den Bezugszeichen 11a versehen sind, sind in dargestelltem Beispiel paarweise mit unterschiedlichem Neigungswinkel gegenüber der Innenwand 19 angeordnet. So sind beispielsweise die beiden Brennerachsen 11a&min; im Uhrzeigersinn mit einem Winkel α < 90° dargestellt, so daß eine leicht kreisende Strömungsbewegung in Richtung des Pfeiles 16 bewirkt wird. Diese Strömung kann der Strömung 17 entgegengerichtet sein, die durch die Stellung der beiden Brennerachsen 11a&min;&min; entsteht; im Bereich 18 tritt daher eine gesteigerte Turbulenz ein. Die Öffnungen 20 in den Seitenwänden im Abschnitt 2 erlauben die ausreichende Zufuhr von Sauerstoff.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 weist der untere Bereich der Nachbrennkammer 51 die gleiche Ausbildung auf wie der untere Abschnitt 2 der Nachbrennkammer 1 nach Fig. 1. Der Drehrohrofen 6 ragt durch die Öffnung 55, und das Drehrohrende 7 ist über dem Schlackeaustrag 9 zu erkennen, das in dem Boden 58 vorgesehen ist.

Auch weist die Nachbrennkammer 51 in gleicher Weise die Brenner 10 auf, die die Anordnung wie die Brenner der Ausführung nach Fig. 1 und 4 haben. An den unteren Abschnitt 52 nach Fig. 3 schließt sich ein verjüngter Verweilzeitabschnitt 53 an, der durch eine Querschnittsverjüngung bei 60 erreicht wird. Hierdurch erhalten die in Richtung des Teiles K strömenden Gase eine erhöhte Geschwindigkeit und eine größere Reynold&min;sche Zahl. An den nach unten gerichteten Abschnitt 61 der Nachbrennkammer 51 schließt sich wiederum ein Abhitzekessel an.

Bei Brenner 10 an den verschiedenen Wänden der Nachbrennkammer können unterschiedlich beaufschlagt werden. So kann beispielsweise der dem Schlackenaustrag 9 gegenüberliegende Brenner 110 (Fig. 1 und 3) stärker beaufschlagt werden als die Brenner der anderen Wandseiten, wie auch die einzelnen Brenner mit unterschiedlichen flüssigen Abfallstoffen baufschlagbar sind.


Anspruch[de]
  1. 1. Stehende Nachbrennkammer hinter einem Verbrennungsofen einer Verbrennungseinrichtung für chemischen Abfall und dgl., mit in den Kammerseitenwänden im wesentlichen in der unteren, der Einmündung der Gase aus dem Verbrennungsofen in die Kammer und dem Schlackenaustrag benachbarten Kammerhälfte angeordneten, gruppenweise gemeinsam in das Innere der Kammer nach unten auf eine Stelle im unteren Kammerabschnitt gerichteten Brenner zum Eindüsen flüssiger, pastöser oder gasförmiger Abfälle, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen (11a) benachbarter, auf einer Kammerseitenwand (19) angeordneter Brennerpaare (10, 110) abwechselnd divergierend und konvergierend zueinander verlaufen, dabei einen Winkel (α) abweichend von 90° mit der Kammerwand (19) einschließen und in einem Neigungswinkel von 30 bis 60° zur Kammerlängsachse (L) auf eine Stelle oder kurz über oder unter diese Stelle im unteren Kammerabschnitt gerichtet sind.
  2. 2. Stehende Nachbrennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (10) der Nachbrennkammer (1) ausschließlich im unteren Kammerabschnitt (2) angeordnet sind.
  3. 3. Stehende Nachbrennkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kammer (1) oberhalb der Brenner (10) verjüngt.
  4. 4. Stehende Nachbrennkammer nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Brenneröffnung (15) in der Kammerwand (14) trichterartig erweitert.
  5. 5. Verfahren zum Betreiben der Nachbrennkammer nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Schlackenaustrag (9) gegenüberliegenden Brenner (110) stärker beaufschlagt werden als die Brenner auf Höhe des Schlackenaustrags.






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