DE19723911A1

DE19723911A1 - Vorrichtung zum Schwelen und zur Schwelgasnachverbrennung

Info

Publication number: DE19723911A1
Application number: DE1997123911
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Wuth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 1998-12-10

Description

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Beim Schwelen wird einem brennfähigen Feststoff gerade soviel Wärme zugeführt, daß er nicht schmilzt oder verbrennt; die Wärme wird dabei mit der Sauerstoffzufuhr in das Schwelgut hinein dosiert. Die dabei entstehenden Schwelgase sind unvollständig oxidiert und umweltschädlich, wenn sie nicht nachverbrannt und gereinigt werden. Wenn, wie im alten Meilerverfahren, Schwelgas- und Wärmestrom gleichgerichtet sind, kann nur langsam verschwelt werden, damit der Feststoff nicht überhitzt (verbrannt) wird. Hohe Schwelgeschwindigkeiten erreicht man dagegen in moderneren (Schwel-Brenn)-Verfahren, indem Wärme im Gegenstrom zu den abziehenden Schwelgasen und gezielt Sauerstoff auf das Schwelgut aufgebracht wird. Dazu wird die bei der Nachverbrennung entstehende Wärme für die Verschwelung genutzt, in dem der Gasstrom (Schwelgas + Sauerstoff = Heißgas) dem Feststoffstrom entgegengeführt wird, um die Wärme des Heißgases (Wärmequelle) zur Verschwelung des Feststoffs (Wärmesenke) einzusetzen. Durch Wärmeaustauscher wird die Energie des Heißgases auf den Feststoff übertragen, damit sich Schwelgas und Heißgas nicht vermischen und die Sauerstoffzufuhr für die Verschwelung gezielt erfolgen kann. Apparativer Aufwand und Wärmeverluste sind damit vorgegeben.

Wärmeübertragung durch Strahlung wird im täglichen Gebrauch und in der Technik vielfach angewendet. Bekannt ist jedoch nicht, daß aus der Wärmestrahlung nachverbrannter Schwelgase ein Schwelprozeß autogen betrieben werden kann. Ein solches Verfahren wäre zwar energiesparend und wirtschaftlich, jedoch schwierig zu realisieren, weil für die Nachverbrennung hohe aber für die Verschwelung niedrige Temperaturen und Sauerstoffangebote erforderlich sind.

Nachteile des Stands der Technik

Die Verwendung von Zwischenwänden (Wärmeaustausch durch Flächen oder Rohrwände) bedingt Kosten bei Investitionen und Betrieb im Vergleich zur erfindungsgemäßen Anordnung, wo ein Wärmeaustausch zwischen Nachverbrennungszone und zu verschwelendem Feststoff ohne Zwischenwände erfolgen kann. Insbesondere für relativ kleine Mengen von zu verschwelenden Feststoffen sind einfache Konstruktionen ohne Wärmeaustauscher wirtschaftlicher.

Aufgabe der Erfindung

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sollen Kunstoff-Keramik-Metallverbunde mit gefährlichen Inhaltstoffen und niedrigschmelzenden Metallegierungen sowohl energiesparend als auch umweltsicher verschwelt werden. Es ist deshalb für solche Einsatzstoffe erforderlich, den zu verschwelenden Feststoff bei nicht zu hohen und die Schwelabgase bei nicht zu niedrigen Temperaturen zu oxidieren. Die Wärme der Schwelgasnachverbrennung soll für den Wärmebedarf beim Schwelen auf einfache Weise ohne Wärmeaustauscher-Zwischenwände genutzt werden.

Lösung der Aufgabe

Die Nachverbrennungszone wird so nahe am Schwelgut angeordnet und die Zündflamme so klein eingestellt, daß die erforderliche Schwelwärme nur durch Strahlung aus der Nachverbrennungszone auf dieses und dem Schwelgasstrom entgegengerichtet übertragen werden kann.

Vorteile der Erfindung

Da der für eine energetisch günstige Verschwelung erforderliche Gegenstrom-Wärmeaustausch zwischen Nachverbrennungszone und zu verschwelendem Feststoff ausschließlich durch Strahlung stattfindet, können herkömmliche Apparaturen zum Wärmeaustausch entfallen. Indem der Brennstoffgehalt des Einsatzes genutzt wird, können auf diese Weise gleichzeitig ein fester Schwelrückstand bei niedrigen Temperaturen und Sauerstoffpartialdrücke und bei hohen Temperaturen und Sauerstoffpartialdrücken ein vollständig nachverbranntes Heißgas erzeugt werden. Für kleinere Mengen zu verschwelenden Feststoffs ist dies im Vergleich zum Stand der Technik wirtschaftlicher.

Beschreibung

In einem Kanal (1), durch den Heißgas (2) mit einem Gebläse abgesaugt wird, ist ein Zündbrenner (4) angeordnet, dessen stark oxidierend eingestellte Flamme den Schwelgasen entgegengerichtet ist. Vor den Düsen dieses Brenners bildet sich deshalb eine Nachverbrennungszone (5) mit hohen Temperaturen bis zu ca. 2000°C aus; in ihr werden die entgegenströmenden Schwelgase (6) zusammen mit entweder dem Sauerstoffüberschuß des Brenners oder zusätzlich mit Sauerstoff aus der Zentraldüse (7) des Brenners oder aus Nebendüsen (8) nachverbrannt. Heißgaskanal und Brenner sind so dimensioniert, daß die Schwelgase ausschließlich über die Nachverbrennungszone als vollständig verbranntes Heißgas (2) die Vorrichtung verlassen können. Weder die Zündflamme noch die Nachverbrennungszone berühren das Schwelgut (3) konvektiv, vielmehr wird dieses durch Wärmestrahlung (9) aus der Nachverbrennungszone erhitzt. Da die oben erwähnten Sauerstoffströme dosiert und gerichtet auf das Schwelgut (3) zugegeben werden können, kann die Temperatur dort niedrig, z. B. bei 700°C gehalten werden. Zu Beginn eines Schwelvorganges muß der Brenner kurzzeitig näher an das Schwelgut herangefahren werden, damit sich die Nachverbrennungszone ausbilden kann (Zündung). Danach laufen das Schwelen und die Nachverbrennung bis auf die kleine Zündflamme nahezu autogen ab.

Claims

1. Vorrichtung zum Schwelen und zur Schwelgasnachverbrennung, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Heißgaskanal durch einen stark oxidierend eingestellten Zündbrenner ein entgegenströmendes Schwelgas bei hohen Temperaturen nachverbrannt wird, welches in einer durch die Wärmestrahlung aus der Nachverbrennungszone bestimmten Entfernung bei niedriger Temperatur aus dem Schwelgut entsteht.

2. Zentrale Sauerstoffdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese auf Grund ihres kleinen Durchmessers und hohen Vordrucks die Zündflamme ohne nennenswerte Vermischung durchdringen und dem Schwelgut von oben Sauerstoff zuführen kann.

3. Nebendüsen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese in der Nähe des Schwelguts so angebracht sind, daß sperriger Einsatz auch seitlich oder von unten mit Sauerstoff angeblasen werden kann.

4. Rechteckiger Heißgaskanal mit mehreren Zündbrennern nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit diesen in paralleler Anordnung größere Schwelgutbreiten verschwelt werden können.

5. Verfahrbare Zündbrenner nach Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere solcher Zündbrenner in einer oder mehreren Lanzen eingebaut sind, die in Richtung auf das Schwelgut und zurück um ca. 0,5 m verfahrbar sind.

6. Lanzen nach Ansprüchen 1, 2, 4, und 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese mit einer Wasserkühlung versehen werden, die die eingebauten Brenner und Lanzen vor Überhitzung schützen.