DE1551451B2 - Ringfoermiger roehrenwaermetauscher insbesondere fuer gas turbinen - Google Patents

Description

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Claims (5)

P atentansprüche:

1. Wirbelschicht-Verbrennungsofen für Schlamm mit einer Wirbelschichtkammer mit einem luftdurchlässigen, eine Luftzufuhrleitung aufweisenden Wirbelschichtrost, einer Zufuhr des Schlammes in den Bereich der Wirbelschicht und einem Abzug im oberen Bereich, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zufuhr von Klärschlamm die Schlammzufuhr und die Luftzufuhr in Abhängigkeit von dem Sauerstoffgehalt des Abgases regelbar sind.

2. Wirbelschicht-Verbrennungsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zufuhr eines Hilfsbrennstoffes in die Wirbelschicht (12) vorgesehen ist und daß die Zufuhr des Hilfsbrennstoffes und der Luft zusätzlich durch die Temperatur in der Wirbelkammer regelbar ist.

3. Wirbelschicht-Verbrennungsofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines von Abgasen heizbaren Verbrennungsluft-Vorwärmers (23), die dem Vorwärmer zugeführte Luftmenge in Abhängigkeit von der Temperatur der Wirbelschicht (12) regelbar ist.

4. Wirbelschicht-Verbrennungsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine regelbare Schlammförderpumpe (20) vorgesehen ist.

5. Wirbelschicht-Verbrennungsofen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit Steuerventil (41, 43) versehene, in die Schlammleitung (22) einmündende Luftspülleitung (40, 42).

Die Erfindung betrifft einen Wirbelschicht-Verbrennungsofen für Schlamm mit einer Wirbelschichtkammer mit einem luftdurchlässigen, eine Luftzufuhrleitung aufweisenden Wirbelschichtrost, einer Zufuhr des Schlammes in den Bereich der Wirbelschicht und einem Abzug im oberen Bereich.

Ein solcher Wirbelschicht-Verbrennungsofen ist in den USA.-Patentschriften 2 650 084 und 2 774 661 beschrieben und zur Calcinierung von kalkhaltigen Schlämmen, wie Schlamm aus Papierfabriken, aus der Wasseraufbereitung, aus Zuckerfabriken, ferner Rotschlamm von der Bauxitaufbereitung nach dem Bayer-Verfahren u. dgl. empfohlen worden. Der Schlamm wird dort in Form feuchter Filterkuchenklumpen in die aus feuerfesten inerten Stoffen bestehende Wirbelschicht eingeführt, darin aufgebrochen, dispergiert, getrocknet und umgesetzt. Das entstehende Feingut wird stäubartig in den Freiraum über der Wirbelschicht mitgerissen und aus den Rauchgasen mittels eines Zyklons ausgeschieden.

Es liegt die Aufgabe .vor, einen Wirbelschicht-Verbrennungsofen für die geruchfreie und sich selbst unterhaltende Verbrennung von Klärschlamm auszugestalten und die Schlämmveräschung trotz der im Tagesrhythmus stark schwankenden Menge und Zusammensetzung des Klärschlammes zuverlässig durchführbar zu machen.

Diese Aufgabe wird bei einem Wirbelschicht-Verbrennungsofen der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Zufuhr von Klärschlamm die Schlammzufuhr und die Luftzufuhr in Abhängigkeit von dem Sauerstoffgehalt des Abgases regelbar sind.

Im Hinblick auf die im Tagesrhythmus stark schwankende Menge und Zusammensetzung des Klärschlammes und in Anbetracht seines relativ geringen Heizwertes ist diese Regelbarkeit von wesentlicher Bedeutung, um die Verbrennung automatisch

ίο und kontinuierlich sicherzustellen.

Gemäß einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist eine Zufuhr eines Hilfsbrennstoffes in die Wirbelschicht vorgesehen und die Zufuhr des Hilfsbrennstoffes und der Luft zusätzlich durch die Temperatur in der Wirbelkammer regelbar. Die Zufuhr eines Hilfsbrennstoffes erweist sich als erforderlich, wenn der in den feuchten Schlammfeststoffen verfügbare Heizwert nicht zur vollständigen Selbstverbrennung ausreicht, was sich auch durch ein Sinken der Temperatur in der Wirbelkammer bemerkbar macht. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist bei Verwendung eines von Abgasen heizbaren Verbrennungsluft-Vorwärmers die dem Vorwärmer zugeführte Luftmenge in Abhängigkeit von der Temperatur der Wirbelschicht regelbar. Außerdem kann es zweckmäßig sein, eine regelbare Schlammförderpumpe vorzusehen.

Die Verbrennung des Klärschlammes in der Wirbelschicht aus heißen Wärmeträgerteilchen bietet den Vorteil, daß die organischen Stoffe in der Hauptsache unmittelbar in der Schicht verbrannt werden, andererseits aber in dem freien Raum oberhalb der Wirbelschicht eine Nachverbrennung, z.B. von flüchtigen Gasen oder mitgerissenen organischen Staubteilchen vor sich gehen kann. Im allgemeinen ist jedoch die ganze Verbrennung einschließlich der Gase auf die Wirbelschicht beschränkt. Durch die erfindungsgemäßen automatischen Steuerungen läßt sich die Schlammverbrennung besonders wirksam und wirtschaftlich gestalten. Man erreicht eine völlige Zerstörung der übelriechenden Bestandteile bei größter Ausnutzung des Raumes der Wirbelkammer. Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf das Zeichnungsschema näher beschrieben.

Der Wirbelschicht-Verbrennungsofen 10 ist mit dem üblichen Wirbelschichtrost 11 versehen, der eine Wirbelschicht 12 aus feinverteiltem Sand von ausgesuchter Korngröße trägt, er besitzt ferner den üblichen freien Raum 13 oberhalb des normalen Spiegels der Wirbelschicht und den üblichen Windkasten 14 unter dem Wirbelschichtrost 11. Luft zur Aufwirbelung und zur Verbrennung wird von einer Pumpe 15 in den Windkasten 14 eingeleitet, wo sie durch Verbrennung von Hilfsbrennstoff in einer Brennkammer 16 erhitzt wird. Die heiße Luft strömt durch die Gaskanäle 19 des Wirbelschichtrostes nach oben und bringt die Wirbelschicht auf die gewünschte Betriebstemperatur. Dann wird die Zufuhr des Hilfsbrennstoffes abgestellt und der Schlammverbrennungsvorgang eingeleitet.

Der Schlamm aus einer Abwasseranlage wird durch Leitung 20 a in die Schlammförderpumpe 20 eingeleitet, die ihn in bestimmter Menge pro Zeiteinheit einer Trennzentrifuge 21 zuleitet. Die schwere, dicke Schlammfraktion wird über Schlammleitung 22 in die Wirbelschicht 12 unterhalb ihres Spiegels eingeleitet.

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Die heiße Sandschicht überträgt Wärme auf den Schlamm und entzündet ihn augenblicklich. Bei der Verbrennung wird der Schlamm in eine inerte unschädliche Flugasche verwandelt, die mit den Verbrennungsgasen über die Leitung 24 in den Verbrennungsluft-Vorwärmer 23 geleitet wird. Die Abgase fließen dann über Leitung 25 zu einem Gas-Naß-Wäscher 26.

Die richtige Verbrennung hängt von dem Verhältnis von Schlammzufuhr zur Luftzufuhr ab, und die Zusammensetzung der Abgase stellt eine gute Grundlage zur Bestimmung der Verbrennungsverhältnisse dar. Ein größerer Sauerstoffüberschuß in den Abgasen zeigt, daß entweder mehr Luft eingeleitet wird, als es für die vollständige Verbrennung erforderlich ist, oder daß die Schlammzufuhr zu gering ist.

Zur Steuerung der Verbrennung ist daher ein Sauerstoffanalysiergerät 31 vorgesehen, das über eine gestrichelt dargestellte elektrische Verbindung 32 ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 33 für das Schlamm-Luft-Verhältnis gibt. Diese ist, wie durch die gestrichelten Linien 34 und 35 angedeutet, elektrisch mit der Steuereinrichtung 36 für die Drehzahl der Schlammförderpumpe 20 und mit einer weiteren Steuereinrichtung 37 zur Verstellung des Luftzufuhrventils 38 der Luftspeiseleitung 39 verbunden. Infolgedessen werden entsprechend den Signalen der Steuereinrichtung 33 die eingespeiste Schlammenge und die zugeführte Luftmenge im Sinne optimaler Verbrennungsverhältnisse über den Sauerstoffgehalt des Abgases automatisch verändert.

Eine Luftspülleitung 40 mit einem Steuerventil 41 führt von der Luftspeiseleitung 39 zur Schlammleitung 22, um dort für die Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Schlammflusses zu sorgen. Außerdem kann in die Schlammleitung 22 eine weitere Luftspülleitung 42 einmünden, aus der beim Öffnen des Steuerventils 43 Spülluft eingeleitet werden kann, um Verstopfungen in der Schlammleitung 22 zu beseitigen.

In der Luftspeiseleitung 39 ist ein Steuerventil 44 für die Luftvorwärmung vorgesehen, durch dessen Einstellung ein bestimmter Luftteil in die zu dem Verbrennungsluft-Vorwärmer 23 führende Leitung 45 strömt und dort erhitzt wird, bevor er über die Leitung 46 in die Luftspeiseleitung 39 unmittelbar vor dem Windkasten 14 zurückfließt. Zur selbsttätigen Regelung dieser Luftteilmenge ist mit dem Steuerventil 44 für die Luftvorwärmung eine automatische Steuervorrichtung 47 verbunden. Ein Thermoelement 48, dessen Meßsonde in die Wirbelschicht 12 hineinragt, ist, wie durch die gestrichelte Linie 50 angedeutet, mit einem Temperaturregler 49 verbunden, der seinerseits elektrisch mit der Steuervorrichtung 47 des Steuerventils 44 für die Luftvorwärmung derart verbunden ist, daß bei Ansteigen der Temperatur in der Wirbelschicht das Steuerventil 44 automatisch im Sinne einer Verringerung der dem Windkasten 14 über den Verbrennungsluft-Vorwärmer zufließenden Luftmenge verstellt wird und umgekehrt.

Zur Inbetriebnahme wird die Pumpe 15 eingeschaltet und das Hilfsbrennstoffventil geöffnet. Die Brennstoff-Luft-Mischung wird durch die elektrische Einrichtung 56 gezündet. Zu diesem Zeitpunkt ist das Steuerventil 44 derart eingestellt, daß es mindestens einen Teil der Verbrennungsluft durch den Verbrennungsluft-Vorwärmer 23 leitet, das Ventil 57 ist offen. Zusätzlich kann Hilfsbrennstoff in der Wirbelschicht 12 verbrannt werden, wenn das Ventil 53, welches über das Thermoelement 48 in der Wirbelschicht 12 gesteuert wird, offen ist.

Die über die Schlammleitung 22 in die Wirbelschicht 12 einzuführende dicke Schlammfraktion kann statt mittels der dargestellten Trennzentrifuge 21 auch mittels eines Vakuumtrommel- oder Druckfilters eingedickt sein.

Die automatische Regelung von Schlammzufuhr und Luftzufuhr in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt des Abgases bietet auch den Vorteil, daß die Wirbelschicht 12 aus feinem Sand zusammen mit der feuerfesten Auskleidung des Wirbelschicht-Verbrennungsofens 10 so viel Wärme speichert, daß selbst nach einer mehrstündigen Abschaltung der Anlage bei Wiedereinschaltung der Anlauf der Verbrennung sehr rasch erfolgt, so daß die zusätzliche Verbrennung von Hilfsbrennstoff nur während einer sehr kurzen Einarbeitungsperiode erforderlich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen