Claims (5)
P atentansprüche:Patent claims:
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.1. Fluidized bed incinerator for sludge with a fluidized bed chamber with
an air-permeable fluidized bed grate having an air supply line, a supply of the
Sludge in the area of the fluidized bed and a discharge in the upper area, thereby
characterized in that when sewage sludge is supplied, the sludge supply and the air supply
can be regulated as a function of the oxygen content of the exhaust gas.
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.2. fluidized bed incinerator according to claim 1, characterized in that a feed
an auxiliary fuel is provided in the fluidized bed (12) and that the supply of the auxiliary fuel
and the air can also be regulated by the temperature in the vortex chamber.
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.3. fluidized bed incinerator according to claim 1 or 2, characterized in that at
Use of a combustion air preheater (23) that can be heated by exhaust gases, which is connected to the preheater
The amount of air supplied can be regulated as a function of the temperature of the fluidized bed (12)
is.
4. Wirbelschicht-Verbrennungsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine regelbare
Schlammförderpumpe (20) vorgesehen ist.4. fluidized bed incinerator according to claim 1, characterized in that a controllable
Sludge feed pump (20) is provided.
5. Wirbelschicht-Verbrennungsofen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit Steuerventil
(41, 43) versehene, in die Schlammleitung (22) einmündende Luftspülleitung (40, 42).5. fluidized bed incinerator according to claim 1, characterized by a control valve
(41, 43) provided, in the sludge line (22) emptying air purge line (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.The invention relates to a fluidized bed incinerator for sludge with a fluidized bed chamber
with an air-permeable fluidized bed grate having an air supply line, one
Feeding of the sludge into the area of the fluidized bed and a discharge in the upper area.
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.One such fluidized bed incinerator is shown in U.S. Patents 2,650,084 and 2,774,661
and for the calcination of calcareous sludges, such as sludge from paper mills
the water treatment, from sugar factories, furthermore red mud from the bauxite treatment after the
Bayer process and the like have been recommended. The sludge is there in the form of moist filter cake lumps
introduced into the fluidized bed consisting of refractory inert materials, broken up therein,
dispersed, dried and reacted. The resulting fine material is dust-like over into the free space
entrained in the fluidized bed and eliminated from the flue gases by means of a cyclone.
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.The task at hand is a fluidized bed incinerator
for the odor-free and self-sustaining incineration of sewage sludge
and the sludge incineration despite the daily fluctuations in quantity and composition
to make sewage sludge reliably feasible.
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.This task is performed in a fluidized bed incinerator
of the type specified at the outset, according to the invention, in that when sewage sludge is supplied, the sludge supply and the air supply
can be regulated as a function of the oxygen content of the exhaust gas.
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 automatischWith regard to the amount and composition of the
Sewage sludge and in view of its relatively low calorific value, this controllability is essential
Meaning to make the combustion automatic
ίο und kontinuierlich sicherzustellen.ίο and to ensure continuously.
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.According to an advantageous feature of the invention is a supply of an auxiliary fuel in the
Fluidized bed provided and the supply of the auxiliary fuel and the air additionally through the temperature
adjustable in the swirl chamber. The supply of an auxiliary fuel turns out to be necessary
if that is available in the wet sludge solids
The calorific value is not sufficient for complete self-combustion, which is also reflected in a decrease in the
Temperature in the vortex chamber makes noticeable. According to a further advantageous embodiment of the invention, when using one of
Combustion air preheater, which can be heated, depends on the amount of air supplied to the preheater
adjustable from the temperature of the fluidized bed. It can also be useful to have an adjustable
Provide a sludge pump.
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.The incineration of the sewage sludge in the fluidized bed from hot heat transfer particles offers the
Advantage that the organic substances are mainly burned directly in the layer,
on the other hand, however, in the free space above the fluidized bed an afterburning, e.g. of
volatile gases or entrained organic dust particles. In general
however, the entire combustion, including the gases, is restricted to the fluidized bed. By the invention
automatic controls can make the sludge incineration particularly effective and economical. One achieves a complete
Destruction of the malodorous components with maximum utilization of the space of the vortex chamber.
An embodiment of the invention is described below with reference to the drawing scheme
described in more detail.
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.The fluidized bed incinerator 10 is provided with the usual fluidized bed grate 11, the one
Fluidized bed 12 of finely divided sand of selected grain size carries, it also has the usual
free space 13 above the normal level of the fluidized bed and the usual wind box 14
under the fluidized bed grate 11. Air for fluidization and combustion is supplied by a pump 15
introduced into the wind box 14, where it is generated by burning auxiliary fuel in a combustion chamber
16 is heated. The hot air flows through the gas channels 19 of the fluidized bed grate upwards and
brings the fluidized bed to the required operating temperature. Then the supply of the auxiliary fuel
turned off and initiated the sludge incineration process.
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.
The sludge from a sewage system is fed into the sludge feed pump 20 through line 20 a
initiated, which feeds it to a centrifugal separator 21 in a certain amount per unit of time. The heavy one
thick sludge fraction is introduced via sludge line 22 into the fluidized bed 12 below its level.
1 5511 551
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.The hot layer of sand transfers heat to the mud and ignites it instantly. In the
Combustion turns the sludge into an inert, harmless fly ash that goes along with the combustion gases
is passed via the line 24 into the combustion air preheater 23. The exhaust gases
then flow via line 25 to a gas-wet scrubber 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.Proper combustion depends on the ratio of sludge supply to air supply, and the
The composition of the exhaust gases is a good basis for determining the combustion conditions
A larger excess of oxygen in the exhaust shows that either more air is being introduced
than is necessary for complete combustion, or that the sludge supply is too low
is.
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.To control the combustion, an oxygen analyzer 31 is therefore provided, which has a
Electrical connection 32 shown in dashed lines sends a corresponding signal to control device 33
for the sludge-to-air ratio. This is, as indicated by the dashed lines 34 and 35,
electrically with the control device 36 for the speed of the sludge feed pump 20 and with another
Control device 37 for adjusting the air supply valve 38 of the air supply line 39 is connected.
As a result, in accordance with the signals from the control device 33, the amount of sludge fed in
and the amount of air supplied in terms of optimal combustion conditions via the oxygen content
of the exhaust gas changed automatically.
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.
An air purge line 40 with a control valve 41 leads from the air feed line 39 to the sludge line
22 to ensure that a steady flow of mud is maintained there. aside from that
can open into the sludge line 22, a further air purge line 42, from which when the
Control valve 43 purge air can be introduced in order to clear blockages in the sludge line 22.
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.In the air feed line 39, a control valve 44 is provided for the air preheating, through which
Adjustment of a certain amount of air in the line leading to the combustion air preheater 23
45 flows and is heated there before it enters the air feed line 39 directly via line 46
flows back in front of the wind box 14. The control valve is used to automatically regulate this partial amount of air
44 connected to an automatic control device 47 for the air preheating. A thermocouple
48, the measuring probe of which protrudes into the fluidized bed 12, is as indicated by the dashed line 50
indicated, connected to a temperature controller 49, which in turn is electrically connected to the control device
47 of the control valve 44 for the air preheating is connected in such a way that when the temperature rises
in the fluidized bed the control valve 44 automatically in the sense of reducing the wind box
14 is adjusted via the combustion air preheater incoming air volume and vice versa.
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.For commissioning, the pump 15 is switched on and the auxiliary fuel valve is opened. the
The fuel-air mixture is ignited by the electrical device 56. At this point it is
the control valve 44 is set so that it is at least a portion of the combustion air through the
Combustion air preheater 23 conducts, valve 57 is open. In addition, auxiliary fuel can be in the fluidized bed
12 are burned when the valve 53, which is via the thermocouple 48 in the fluidized bed
12 is controlled is open.
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.The thick sludge fraction to be introduced into the fluidized bed 12 via the sludge line 22
can also use a vacuum drum or pressure filter instead of the separating centrifuge 21 shown
be thickened.
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.The automatic regulation of the sludge supply and air supply depending on the oxygen content
of the exhaust gas also has the advantage that the fluidized bed 12 of fine sand together with the
Refractory lining of the fluidized bed incinerator 10 stores so much heat that even
After the system has been shut down for several hours, the combustion starts up when it is switched on again
takes place very quickly, so that the additional combustion of auxiliary fuel only during a very
short training period is required.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings