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Title:
COMBUSTION APPARATUS FOR GENERATION OF ENERGY, AND METHOD OF OPERATION OF SAID COMBUSTION APPARATUS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1997/042450
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to combustion apparatus for generation of energy which contains a combustion chamber (3) for burning solid, finely divided, carbonated fuels and/or waste, and a cyclone (13) for melting down and subsequently burning the flue ash. A chamber (20) for subsequent combustion and provided with a baffle (25) is arranged between the cyclone (13) and the combustion chamber (3). The combustion apparatus is characterised in that the cyclone (13) is cylindrical in shape and is inclined to the horizontal, the flue ash is introduced on a secant (14) and the combustion air and additional fuel are each introduced on a tangent (16) through feed nozzles into the cyclone (13), and that there is a partition (19) between the cyclone (13) and the chamber (20) for subsequent combustion. Said partition has a gas outlet (23) in the middle and a slag outlet (21) at the bottom. The invention also relates to a method of operating said combustion apparatus.

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Inventors:
AUEL WERNER (DE)
SCHUBERT MATTHIAS (DE)
Application Number:
PCT/EP1997/002203
Publication Date:
November 13, 1997
Filing Date:
April 29, 1997
Export Citation:
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Assignee:
METALLGESELLSCHAFT AG (DE)
AUEL WERNER (DE)
SCHUBERT MATTHIAS (DE)
International Classes:
F23C3/00; F23C9/06; (IPC1-7): F23G5/32; F23C3/00; F23C6/04; F23G5/16
Domestic Patent References:
WO1990006474A11990-06-14
Foreign References:
US5022329A1991-06-11
DE1000128B1957-01-03
DE1039178B1958-09-18
GB718757A1954-11-17
DE1266436B1968-04-18
DE952206C1956-11-15
DE1000127B1957-01-03
DE3607896A11987-09-17
DE3839922A11990-05-31
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Claims:
Patentansprüche
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. Verbrennungsanlage nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (17,18), über welche die Luft in den Zyklon (13) eingebracht wird, bewegbare Zungenklappen aufweisen.
6. Verbrennungsanlage nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Prallwand (25) eine Rinne eingearbeitet ist, die in einen Kanal mündet, der oberhalb der Leitung (26) endet, über welche die flüssige Asche aus der Verbrennungsanlage abfließt.
7. Verfahren zum Betreiben der Verbrennungsanlage nach den Ansprüchen 1 bis 6, 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.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzahl des Nachbrennraums (20) über die Luftzufuhr in den hinteren Teil des Zyklons (13) gesteuert wird.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Zyklon (13) zugeführte Luft teilweise durch entstaubtes Rauchgas der Brennkammer (3) ersetzt wird.
Description:
Verbrennungsanlage zur Erzeugung von Energie und Verfahren zum Betreiben der Verbrennungsanlage

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-C 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

BESIÄΠGUNGSKOPIE

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-B 1 000 127 wird vorgeschlagen, die Nachbrennkammer der aus der DE-C 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-A 3 607 896 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 NO x -Gehalt hat.

Schließlich offenbart die DE-A 3 839 922 ein Verfahren zur Behandlung von kohlenstoffhaltigem Flugstaub einer kohlenstaubbefeuerten Dampferzeugeranlage mit reduziertem NO x -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-A 3 839 922 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 NO x -Gehalt < 200 mg NO,/Nm 3 (berechnet als NO 2 ) 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 der Verbrennungsanlage 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.

Nach der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Leitungen, über welche die Luft in den Zyklon eingebracht wird, bewegbare Zungenklappen aufweisen. Die bewegbaren Zungenklappen haben die Aufgabe, die Luft auch dann mit etwa gleichbleibender Eintrittsgeschwindigkeit in den Zyklon einzubringen, wenn die Luftmenge schwankt. Da die Abscheidung der flüssigen Asche im Zyklon auch von der Eintrittsgeschwindigkeit der Luft beeinflußt wird, sollte die Eintrittsgeschwindigkeit der Luft etwa 100 bis 120 m/s betragen, und zwar auch dann, wenn die dem Zyklon zugeführte Luftmenge erhöht oder vermindert wird. Die bewegbaren Zungenklappen vergrößern oder verengen den Querschnitt der Luftleitungen, wenn ihre Position in den Leitungen verändert wird, und sie können damit dem Luftstrom auch bei schwankender Luftmenge eine in etwa gleichbleibende Eintrittsgeschwindigkeit in den Zyklon aufprägen.

Ferner hat es sich nach der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, wenn in die Prallwand eine Rinne eingearbeitet ist, die in einen Kanal mündet, der oberhalb der Leitung endet, über welche die flüssige Asche aus der Verbrennungsanlage abfließt. Die Rinne sammelt die auf der Prallwand gebildeten Aschetröpfchen, und sie hat in vorteilhafter Weise eine Breite von 100 bis 150 mm. Sie mündet in einen

Kanal, der die flüssige Asche vor Wärmeverlusten schützt, so daß eine nachteilige Verfestigung der flüssigen Asche mit Sicherheit vermieden wird.

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, und außerdem kommt es durch die Rauchgasrezirkulation zu einer Absenkung des NO x -Gehalts im Verbrennungsabgas, da das rezirkulierte Rauchgas den Sauerstoff-Partialdruck im Verbrennungsabgas vermindert.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung und eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Figur 1 zeigt das Verfahrensschema der Verbrennungsanlage.

Die Figur 2 zeigt die entsprechend der Erfindung gestaltete Trennwand zwischen Zyklon und Nachbrennraum.

Die Figur 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 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 NO x 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 Wärmeaus¬ tauscherflächen 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 auf jeden Fall zu mehr als 90 %, vorzugsweise zu mehr als 99 % 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 SO 2 und HCI 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. 1650X 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 Eintrittsgeschwindigkeit der Luft wird über bewegbare Zungenklappen auf einen etwa konstanten Wert eingestellt, der zwischen 100 und 120 m/s liegt. Die bewegbaren Zungenklappen sind in den Leitungen (17,18) angeordnet und ermöglichen die Einstellung einer in etwa konstanten Eintrittsgeschwindigkeit der Luft über den gesamten Regelbereich des Zyklons (13). 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 (13) 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 Abfluß (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) kann die gleiche Verbrennungstemperatur aufrechterhalten werden, wie im Schmelzzyklon (13), was dadurch sicher erreicht werden kann, daß dem Nachbrennraum (20) über die Leitung (24) ein gasförmiger oder flüssiger Zusatzbrennstoff zugeführt wird. Die zu dessen Verbrennung erforderliche Luft kann über die Leitung (18) eingebracht werden, 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. Für den Fall, daß dem Nachbrennraum (20) über die Leitung (24) ein Zusatzbrennstoff zugeführt wird, ist der Strahl des Zusatzbrennstoffs auf den unteren Teil des Nachbrennraums (20) gerichtet, um die Schlacke mit Sicherheit fließfähig zu halten.

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. Es ist vorteilhaft, wenn in die Prallwand (25) eine Rinne eingearbeitet ist, in der sich die

auf der Prallwand (25) gebildeten Aschetröpfchen sammeln. Die Rinne mündet in einen geschlossenen Kanal, der oberhalb der Leitung (26) endet und die flüssige Asche vor Wärmeverlusten schützt. 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 Figur 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 Verminderung des NO x -Gehalts des Verbrennungsabgases erreicht werden. Die über die Leitung (18) in den hinteren Teil des Schmelzzyklons (13) eingebrachte Luft hat nicht nur die Aufgabe, im hinteren 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 Schmelzzykion (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 : 12500 kg/h

2. Gesamtmenge der Luft, die über die Leitungen (4, 5, 6) in die Brennkammer (3) eingebracht wird : 121000 Nm 3 /h

3. Menge der über die Leitung (7) ausgetragenen Asche : 150 kg/h

4. Luftzahl des Rohgases in Leitung (8) : = 1,11

5. Flugaschegehalt des in Leitung (8) geführten Rohgases : ca. 20000 mg/Nm 3

6. Menge des in Leitung (8) geführten Rohgases : 126800 Nm 3 /h

7. Staubgehalt des Reingases : < 50 mg/Nm 3

8. NO x -Gehalt des Reingases : 200 mg/Nm 3

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 : 15560 Nm 3 /h

12. Menge des über Leitung (26) ausgetragenen, getrockneten Schlackengranulats : 1500 kg/h

13. Kohlenstoffgehalt des Schlackengranulats < 2 Gew%