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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Schmelzen von Schlacken aus einer Verbrennungs-, insbesondere Müllverbrennungsanlage mit Rostfeuerung, in einer durch die ungekühlten Verbrennungsgase eines Fremdbrennstoffes mit einer oberhalb des Schlackenschmelzpunktes liegenden Verbrennungstemperatur beaufschlagten Schlackenschmelzkammer (1) für flüssigen kontinuierlichen Schlackenabzug wobei die flüssige Schlacke in einem der Schmelzkammer (1) nachgeschalteten Wasserbad (9) abgekühlt und granuliert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Rost der Verbrennungsanlage durch einen Beschikkungsschacht (3) abfallende Schlacke in der Schmelzkammer (1) zu einer Böschung (5a) aufgeschüttet und von dieser mittels der ungekühlten Verbrennungsgase der Fremdbrennstoffverbrennung abgeschmolzen wird,
dass die geschmolzene Schlacke am Fusse der Böschung der Schlackenschüttung abgeleitet und in das Wasserbad geführt wird, dass durch eine separate zusätzliche Verbrennung des Fremdbrennstoffes in einer Brennkammer (2) ungekühlte Verbrennungsgase erzeugt und diese mit einer oberhalb der Schlackenschmelztemperatur liegenden Temperatur im Bereich des Schlackenablaufes mit einer Geschwindigkeit von mindestens 2 ms-' längs der Böschung über die Schlacke aufwärtsgeführt und dadurch noch ungeschmolzene Teile am Verlassen der Schlackenschmelzkammer gehindert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen Wände der Schmelzkammer (1), die mit flüssiger Schlacke in Berührung kommen können, gekühlt werden, so dass an ihrer inneren Wandoberfläche eine Schutzschicht aus erstarrter Schlacke gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmedium Wasser verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet dass die vom Wasser aufgenommene Kühlwärme in einem in die Verbrennungsanlage eingebauten Kesselsystem mindestens teilweise zurückgewonnen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugasche aus der Flugaschenrückführung der Verbrennungsanlage in die Brennkammer (2) eingeblasen, von dem dort erzeugten ungekühlten Verbrennungsgasstrom mitgerissen und ein Teil der Aschepartikel in der Schlackenschüttung in flüssiger Form abgelagert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Brennkammer (2) erzeugten ungekühlten Verbrennungsgase mit einer Temperatur von 1300 bis 1800 C über die Böschung der Schlackenschüttung geführt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der die Schlackenschmelzkammer (1) und Brennkammer (2) beaufschlagenden ungekühlten Verbrennungsgase flüssige oder gasförmige Brennstoffe verwendet werden.
8. Schmelzkammerfeuerung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine separate, mit mindestens einem Brenner (12) für den Fremdbrennstoff ausgerüstete wärmeisolierte Brennkammer (2) als Zusatzaggregat an die Schlackenschmelzkammer (1) angebaut und an diese mit ihrem gegenüber der Schlackenböschung (5a) angeordneten Gasaustritt angeschlossen ist, und dass durch den in seiner Länge entsprechend dem Böschungswinkel (a) der Schlackenschüttung (5) bemessenen Boden (4) der Schmelzkammer (1), die an ihrer bei der Schlackenabflussöffnung sich befindenden Wand (7) gleichfalls mit mindestens einem Zusatzbrenner (6) für Fremdbrennstoffe versehen ist, und den Brennkammerboden (13) eine Schlackenab flussöffnung (8) für den Abfluss der geschmolzenen Schlacke ins Wasserbad (9) begrenzt wird.
9. Schmelzkammerfeuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (2) senkrecht stehend angeordnet und zylindrisch ausgebildet ist, und ihr Brenner (12) für Fremdbrennstoffe als Sturzbrenner in der Brennkammerdecke (2a) eingebaut ist.
10. Schmelzkammerfeuerung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Düsen (15) zur Einblasung rückgeführ- ter Flugasche aus der Verbrennungsanlage in der Decke (2a) und/oder Seitenwand (2b) der Brennkammer (2) angeordnet sind.
11. Schmelzkammerfeuerung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (13) der Brennkammer (2) gegenüber der Horizontalen zur Schlackenabflussöffnung (8) hin abfallend geneigt ist.
12. Schmelzkammerfeuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzkammer (1) eine als Strahlungsdecke ausgebildete, entsprechend dem Böschungswinkel (a) der Schlackenschüttung (5) zur Schlackenabflussöffnung abfallend geneigte Kammerdecke (11) aufweist.
13. Schmelzkammerfeuerung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel der Schmelzkammerdecke (11) gegenüber der Horizontalen 45 C beträgt.
14. Schmelzkammerfeuerung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abflussöffnung (8) für die geschmolzene Schlacke und mindestens der Boden (4) der Schmelzkammer (1) mit einem wasserführenden Kühlrohrsystem (10, 14) versehen sind, welches zum Anschluss an einen in die Verbrennungsanlage eingebauten Dampf- oder Heisswasserkessel bestimmt ist.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schmelzen von Schlacken aus einer Verbrennungs-, insbesondere Müllverbrennungsanlage mit Rostfeuerung, in einer durch die heissen Verbrennungsgase eines Fremdbrennstoffes mit einer oberhalb des Schlackenschmelzpunktes liegenden Verbrennungstemperatur beaufschlagten Schlackenschmelzkammer für flüssigen kontinuierlichen Schlackenabzug, wobei die flüssige Schlacke in einem der Schmelzkammer nachgeschalteten Wasserbad abgekühlt und granuliert wird.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Schmelzkammerfeuerung zur Ausführung des Verfahrens.
Bei bereits bekannten Schlackenschmelzverfahren bzw.
Schmelzkammerfeuerzeugen dieser Art enthält die geschmolzene Schlacke, insbesondere bei aschereichen Brennstoffen, oft immer noch einen relativ grossen Anteil an Unverbranntem und besitzt deshalb auch ein relativ grosses spezifisches Volumen, wobei zudem der weitere Nachteil besteht, dass die Schlacke leicht auswaschbar, d.h. in erheblichem Masse wasserlöslich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beheben.
Demgemäss betrifft die Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art, das erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass die vom Rost der Verbrennungsanlage durch einen Beschickungsschacht abfallende Schlacke in der Schmelzkammer zu einer Böschung aufgeschüttet und von dieser mittels der heissen Verbrennungsgase aus der Fremdbrennstoffverbrennung abgeschmolzen wird, dass die geschmolzene Schlacke am Fusse der Böschung der Schlackenschüttung abgeleitet und in das Wasserbad geführt wird,
dass durch eine separate zusätzliche Verbrennung eines Fremdbrennstoffes heisse Verbrennungsgase erzeugt und diese mit einer oberhalb der Schlackenschmelztemperatur liegenden Temperatur im Bereich des Schlackenablaufes mit einer Geschwindigkeit von mindestens 2 ms-' längs der Böschung über die Schlacke aufwärtsgeführt und dadurch noch ungeschmolzene Teile am Verlassen der Schlackenschmelzkammer gehindert werden.
Eine bevorzugte Ausführung des Verfahrens kann darin
bestehen, dass diejenigen Wände der Schmelzkammer, die mit flüssiger Schlacke in Berührung kommen können, gekühlt werden, so dass an ihrer inneren Wandoberfläche eine Schutzschicht aus erstarrter Schlacke gebildet wird.
Hierbei kann eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens darin bestehen, dass als Kühlmedium Wasser verwendet wird, wobei die vom Wasser aufgenommene Kühlwärme in einem in die Verbrennungsanlage eingebauten Kesselsystem mindestens teilweise zurückgewonnen werden kann.
Ferner kann eine vorzugsweise Ausführung des Verfahrens darin bestehen, dass die Flugasche aus der Flugaschenrückführung der Verbrennungsanlage in die Brennkammer eingeblasen, von dem dort erzeugten heissen Verbrennungsgasstrom mitgerissen und ein Teil der Aschepartikel in der Schlackenschüttung in flüssiger Form abgelagert wird.
Weiterhin kann eine bevorzugte Ausführung des Verfahrens darin bestehen, dass die in der Brennkammer erzeugten heissen Verbrennungsgase mit einer Temperatur von 1300 bis 1800 C über die Böschung der Schlackenschüttung geführt werden.
Auch kann eine vorzugsweise Ausführungsform des Verfahrens darin bestehen, dass zur Erzeugung der die Schlakkenschmelzkammer und Brennkammer beaufschlagenden heissen Verbrennungsgase flüssige oder gasförmige Brennstoffe verwendet werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Schmelzkammerfeuerung zur Ausführung des Verfahrens, die erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass eine separate, mit mindestens einem Brenner für den Fremdbrennstoff ausgerüstete wärmeisolierte Brennkammer als Zusatzaggregat an die Schlackenschmelzkammer angebaut und an diese mit ihrem gegenüber der Schlackenböschung angeordneten Gasaustritt angeschlossen ist, und dass durch den in seiner Länge entsprechend dem Böschungswinkel der Schlackenschüttung bemessenen Boden der Schmelzkammer, die an ihrer Rückwand gleichfalls mit mindestens einem Fremdbrennstoffbrenner versehen ist, und den Brennkammerboden eine Öffnung für den Abfluss der geschmolzenen Schlacke ins Wasserbad begrenzt wird.
Eine bevorzugte Ausführung der erfindungsgemässen Schmelzkammerfeuerung kann darin bestehen, dass die Brennkammer senkrecht stehend angeordnet und zylindrisch ausgebildet ist, und ihr Brenner als Sturzbrenner in der Schmelzkammerdecke eingebaut ist.
Hierbei kann eine bevorzugte Ausführungsform der Schmelzkammerfeuerung darin bestehen, dass Düsen zur Einblasung rückgeführter Flugasche aus der Verbrennungsanlage in der Decke und/oder Seitenwand der Brennkammer angeordnet sind, wobei der Boden der Brennkammer gegen über der Horizontalen zur Schlackenabflussöffnung hin abfallend geneigt sein kann.
Ferner kann eine vorzugsweise Ausführungsform der Schmelzkammerfeuerung darin bestehen, dass die Schmelzkammer eine als Strahlungsdecke ausgebildete, entsprechend dem Böschungswinkel der Schlackenschüttung nach hinten abfallend geneigte Kammerdecke aufweist, wobei deren Neigungswinkel gegenüber der Horizontalen 45" betragen kann.
Auch kann eine bevorzugte Ausführung der Schmelzkammerfeuerung darin bestehen, dass die Abflussöffnung für die geschmolzene Schlacke und mindestens der Boden der Schmelzkammer mit einem wasserführenden Kühlrohrsystem versehen und dieses an einen in die Verbrennungsanlage eingebauten Dampf- oder Heisswasserkessel angeschlossen ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Schmelzkammerfeuerung nach der Erfindung, das auch das erfindungsgemässe Schlackenschmelzverfahren veranschaulicht, schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 die Schmelzkammerfeuerung, in einem vertikalen Längsschnitt, nach der Linie I-I der Fig. 2 und
Fig. 2 die Schmelzkammerfeuerung nach Fig. 1, in der Draufsicht nach dem Pfeil II der Fig. 1.
Nach Fig. 1 besteht die Schmelzkammerfeuerung, die hier z.B. einer Müllverbrennungsanlage angehört, im wesentlichen aus einer Schlackenschmelzkammer 1 und einer als Zusatzaggregat hinter dieser stehend angeordneten separaten Brennkammer 2. Die bei der Müllverbrennung anfallenden Schlacken fallen vom rückwärtigen Ende eines der grösseren Deutlichkeit wegen in Fig. 1 nicht dargestellten Verbrennungsrostes durch einen vertikalen Beschickungsschacht 3 in die Schmelzkammer 1 und werden dabei auf deren horizontalen Boden 4 in einem Schütthaufen 5 zu einer Böschung 5a aufgeschüttet. Für Schlacken beträgt der natürliche Böschungswinkel a gegenüber der Horizontalen bei loser Schüttung ca. 40". Die Länge des Bodens 4 ist entsprechend dem Böschungswinkel a und der Höhe h5 der Schlackenschüttung 5 bemessen.
Die Schlacke wird von der Böschung 5a mittels zweier brenner 6 für einen flüssigen oder gasförmigen Fremdbrennstoff, die in der Rückwand 7 der Schmelzkammer 1 angeordnet und hier z.B. schräg nach vorn gerichtet sind (vgl.
auch Fig. 2), abgeschmolzen, wobei die von den Brennern 6 erzeugten Verbrennungsgase eine erheblich über dem Schlakkenschmelzpunkt liegende Temperatur aufweisen. Die geschmolzene Schlacke verlässt die Schmelzkammer 1 durch eine am Fusse der Böschung 5a vorgesehene Abflussöffnung 8 und fällt direkt in ein Wasserbad 9, wo sie sich abkühlt und granuliert. Die Wände la, lb der Schmelzkammer 1 sowie deren Boden 4 werden, jedenfalls soweit sie mit flüssiger Schlacke in Berührung kommen können, gekühlt, so dass sich an ihren inneren Oberflächen eine kompakte Schutzschicht aus gefrorener Schlacke bilden kann. Als Kühlmedium wird hier z.B.
Wasser verwendet, wobei die von diesem aufgenommene Kühlwärme in einem in die Müllverbrennungsanlage integrierten, der grösseren Deutlichkeit wegen in Fig. 1 nicht dargestellten Dampf- oder Heisswasserkessel wenigstens teilweise zurückgewonnen wird. Die Wandkühlrohre dieses Kühlsystems sind in Fig. 1 mit 10 nur angedeutet. Die restlichen Wandpartien der Schmelzkammer 1, die keinen oder nur wenig Schlackenkontakt aufweisen, sind isoliert. Die Decke 11 der Schlackenschmelzkammer 1 ist entsprechend der Böschung 5a nach hinten abfallend geneigt, und zwar hier z.B. unter einem Winkel von ca. 45" zur Horizontalen. Die nicht oder nur wenig gekühlte Schmelzkammerdecke 11 hat die Funktion einer Strahlungsdecke, wobei die von ihr ausgehende Wärmestrahlung hohe Oberflächentemperaturen an der Schlackenböschung 5a gewährleistet.
Die hier zylindrisch ausgebildete, vertikale Brennkammer 2, die zur Vermeidung von Wärmeverlusten isoliert, d.h. ungekühlt ist, besitzt an ihrer Decke 2a einen vertikal nach unten blasenden Sturzbrenner 12, mittels dessen, wie mit den Schmelzkammerbrennern 6, ein flüssiger Fremdbrennstoff, wie z.B. Heizöl, oder ein gasförmiger Brennstoff verbrannt wird, wobei auch hier die so erzeugten Verbrennungsgase eine erheblich über dem Schlackenschmelzpunkt liegende Temperatur aufweisen. Die Oberfläche 1 3a des Brennkammerbodens 13 ist leicht, hier z.B. unter einem Winkel von 15 , gegen über der Horizontalebene zur Schlackenablauföffnung 8 hin abfallend geneigt. Somit wird die Öffnung 8 für den Abfluss der geschmolzenen Schlacke vorne durch den Schmelzkammerboden 4 und hinten durch den Brennkammerboden 13 begrenzt.
Die Ablauföffnung 8 ist ebenso wie die Schmelzkammerwände la, 1b und 4, gekühlt, um ein Einfrieren dieser Öffnung auszuschliessen, wie dies in Fig. 1 an den Stellen 14 angedeutet ist. Hierbei kann die Kühlung der Abflussöffnung 8, ebenso wie die Kühlung 10 des Schmelzkammerbodens 4, an das Kesselsystem der Müllverbrennungsanlage angeschlossen sein. Flugasche aus der in Fig. 1 der grösseren Deutlichkeit wegen nicht gezeigten Flugaschenrückführung der Müllverbrennungsanlage wird durch Düsen 15, die in der Decke 2a und Seitenwand 2b der zylindrischen Brennkammer 2 angeordnet sind, direkt in diese eingeblasen, wo sie von dem dort erzeugten Verbrennungsgasstrom mitgerissen wird.
Als Flugasche ist der vom Rauchgasentstauber der Verbrennungsanlage abgeschiedene Staub definiert, während unter Flugstaub der hinter dem Gasentstauber von den gereinigten Rauchgasen noch mitgeführte und in den Kamin, d.h.
letztlich in die freie Atmosphäre abgeleitete Staub zu verstehen ist. Derjenige Teil der Flugasche, der durch die vom Sturzbrenner 12 erzeugten heissen Verbrennungsgase bereits in der Brennkammer 2 geschmolzen werden kann, wird von dem unter 15 zur Horizontalen geneigten, recht stark isolierten Brennkammerboden 13 zur Schlackenabflussöffnung 8 hin abgeleitet. Anderseits werden die noch nicht geschmolzenen Flugascheteilchen vom heissen Verbrennungsgasstrom mitgerissen und unterhalb einer an der Schmelzkammerrückwand 7 vorgesehenen, vertikal nach unten ragenden, ebenfalls wassergekühlten Umlenknase 16 längs der Schlackenböschung 5a nach oben geführt.
Hierbei wird der heisse Verbrennungsgasstrom am Fusse der Brennkammer 2, bedingt durch deren vertikale Anordnung, beim Übertritt in die Schmelzkammer 1 zweimal, d.h. um 90 und dann um einen der Böschung 5a entsprechenden Winkel, nach oben umgelenkt und mit hoher Geschwindigkeit längs der Böschung 5a über die geschmolzene, flüssige Schlacke geleitet.
Dadurch, dass die heissen Verbrennungsgase aus der Brennkammer 2 mit verhältnismässig hoher Geschwindigkeit, z.B. 3 m/s und höher, an der Böschung 5a über die schmelzflüssige Schlacke aufwärtsgeführt werden, wird verhindert, dass ungeschmolzene Schlackenteile die Schmelzkammer 1 verlassen. Denn die noch nicht geschmolzenen Teile werden aufgrund ihres grossen Strömungswiderstandes daran gehindert, mit der bereits flüssigen Schlacke auf der Böschung 5a abwärts zur Abflussöffnung 8 hin zu wandern.
Das gleiche Prinzip wird bei der Windsichtung angewendet, jedoch besteht ein Unterschied darin, dass im Windsichter nach der unterschiedlichen Korngrösse separiert, d.h. das Fein- vom Grobkorn getrennt wird, während hier in der Schmelzkammer 1 sämtliche Feststoffe von der flüssigen Phase getrennt werden.
Da eine Abkühlung der Schlacke durch die Verbrennungsgase aus der Brennkammer 2 vermieden werden muss, müssen diese eine Temperatur aufweisen, die mindestens derjenigen der geschmolzenen Schlacke (1000 bis 1300 C) entspricht. Deshalb weisen die aus der wärmeisolierten Brennkammer 2 über die Böschung 5a der Schlackenschüttung 5 geleiteten Verbrennungsgase eine Temperatur von 1300 bis
1800 C auf.
Infolge der Umlenkung des Verbrennungsgasstromes aus der Brennkammer 2 beim Eintritt in die Schmelzkammer 1 wird aufgrund der dort auftretenden hohen Zentrifugalkräfte ein Teil der Flugaschenpartikel aus dem Gasstrom ausgeschieden und in der Schlackenschüttung 5 in flüssiger Form abgelagert.
In Fig. 2 ist die Schmelzkammerfeuerung nach Fig. 1 im Grundriss dargestellt. Man erkennt wieder die Schmelzkammer 1, deren Vorderwand la und Seitenwände Ib, die zylindrische Brennkammer 2, den Beschickungsschacht 3 für die Schlacken, eine Vorderpartie des Schmelzkammerbodens 4, die beiden Brenner 6 der Schmelzkammer, deren Rückwand 7, die Schlackenabflussöffnung 8 und das Wasserbad 9.
Durch das zuvor anhand eines Ausführungsbeispiels erläuterte Verfahren zum Schmelzen von Schlacken aus Verbrennungsanlagen bzw. die Schmelzkammerfeuerung zu seiner Ausführung wird der bisher in der geschmolzenen Schlacke vielfach immer noch enthaltene, erhebliche Anteil an Unverbranntem praktisch beseitigt, so dass auch das spezifische Volumen der Schlacke auf ein Minimum reduziert wird, wobei die Schlacke zudem auch weniger auswaschbar als bisher, d.h. weniger wasserlöslich ist.
Mancherlei Abweichungen von der in der Zeichnung dargestellten Schmelzkammerfeuerung bzw. dem mit dieser auszuführenden Schlackenschmelzverfahren sind möglich. Sokönnte statt Wasser auch ein anderes geeignetes Kühlmedium, wie z.B. Ö1, Luft usw., zur Kühlung der Schmelzkammerwände verwendet werden. Zwar ist die vertikale Anordnung der Brennkammer 2 in Fig. 1 wegen der dadurch bedingten starken Umlenkung des Rauchgasstromes insbesondere im Hinblick auf die Einblasung und Mitverarbeitung von Flugasche besonders vorteilhaft, doch könnte die Brennkammer, namentlich dann, wenn die rückgeführte Flugasche nicht zusammen mit den Schlacken geschmolezn werden soll, auch liegend, zum Schlackenablauf hin leicht abfallend geneigt oder horizontal angeordnet sein.
Statt eines einzigen Sturzbrenners könnten auch mehrer solcher Brenner in der Brennkammerdecke angeordnet sein, während umgekehrt statt mehrerer Einblasedüsen für die Flugasche auch nur eine einzige an einer der in Fig. 1 gezeigten Einbaustellen an der Brennkammer vorgesehen sein könnte. Auch könnte die Schmelzkammer zur kontinuierlichen Verflüssigung von anderen hochschmelzenden Materialien, wie z.B. Glasabfällen, mitverwendet werden.
Somit ist die Erfindung keineswegs an die zuvor anhand der Zeichnung nur beispielsweise erläuterte Ausführungsform des Verfahrens bzw. der seiner Durchführung dienenden Einrichtung gebunden, sondern die Einzelheiten der Ausführung lassen sich im Rahmen der Erfindung mannigfaltig variieren.
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PATENT CLAIMS
1.Method for melting slag from a combustion, in particular waste incineration plant with grate firing, in a slag melting chamber (1) which is exposed to a combustion temperature above the slag melting point for the liquid continuous slag removal, by the uncooled combustion gases of a foreign fuel, the liquid slag in one of the melting chamber 1) downstream water bath (9) is cooled and granulated, characterized in that the slag falling from the grate of the incineration plant through a charging chute (3) in the melting chamber (1) is poured into an embankment (5a) and from there by means of the uncooled combustion gases Foreign fuel combustion is melted,
that the molten slag is discharged at the foot of the slope of the slag fill and led into the water bath, that uncooled combustion gases are generated by a separate additional combustion of the foreign fuel in a combustion chamber (2) and this with a temperature above the slag melting temperature in the area of the slag drain with a Speed of at least 2 ms- 'along the slope upwards through the slag and thereby still unmelted parts are prevented from leaving the slag melting chamber.
2. The method according to claim 1, characterized in that those walls of the melting chamber (1) that can come into contact with liquid slag are cooled so that a protective layer of solidified slag is formed on their inner wall surface.
3. The method according to claim 2, characterized in that water is used as the cooling medium.
4. The method according to claim 3, characterized in that the cooling heat absorbed by the water is at least partially recovered in a boiler system installed in the combustion system.
5. The method according to claim 1, characterized in that the fly ash from the fly ash return of the incineration plant is blown into the combustion chamber (2), entrained by the uncooled combustion gas stream generated there and part of the ash particles are deposited in the slag fill in liquid form.
6. The method according to claim 1, characterized in that the uncooled combustion gases generated in the combustion chamber (2) are guided at a temperature of 1300 to 1800 C over the slope of the slag fill.
7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that liquid or gaseous fuels are used to generate the slag melting chamber (1) and combustion chamber (2) acting on uncooled combustion gases.
8. Melting chamber firing for carrying out the method according to claim 1, characterized in that a separate, with at least one burner (12) equipped for the external fuel, heat-insulated combustion chamber (2) is attached as an additional unit to the slag melting chamber (1) and to it with its opposite Slag embankment (5a) arranged gas outlet is connected, and that by the length (4) of the melting chamber (1), which is dimensioned in length in accordance with the embankment angle (a) of the slag fill (5), the wall (7) located at the slag discharge opening is also provided with at least one additional burner (6) for foreign fuels, and the combustion chamber floor (13) is limited to a slag flow opening (8) for the outflow of the molten slag into the water bath (9).
9. Melting chamber firing according to claim 8, characterized in that the combustion chamber (2) is arranged vertically and is cylindrical, and its burner (12) for foreign fuels is installed as a burner in the combustion chamber ceiling (2a).
10. Melting chamber firing according to claim 9, characterized in that nozzles (15) for blowing in return fly ash from the incinerator are arranged in the ceiling (2a) and / or side wall (2b) of the combustion chamber (2).
11. Melting chamber firing according to one of claims 8 to 10, characterized in that the bottom (13) of the combustion chamber (2) is inclined towards the slag discharge opening (8) in a sloping manner.
12. Melting chamber firing according to claim 8, characterized in that the melting chamber (1) has a chamber ceiling (11) which is designed as a radiation ceiling and is inclined to the slag discharge opening in accordance with the slope angle (a) of the slag fill (5).
13. Melting chamber firing according to claim 12, characterized in that the angle of inclination of the melting chamber ceiling (11) with respect to the horizontal is 45 ° C.
14. melting furnace according to one of claims 8 to 13, characterized in that the drain opening (8) for the molten slag and at least the bottom (4) of the melting chamber (1) are provided with a water-carrying cooling pipe system (10, 14) which for Connection to a steam or hot water boiler built into the incinerator is intended.
The invention relates to a method for melting slag from a combustion, in particular waste incineration plant with grate combustion, in a slag melting chamber for liquid continuous slag removal, which is acted upon by the hot combustion gases of an external fuel with a combustion temperature above the slag melting point, the liquid slag in one of the Cooling chamber downstream water bath is cooled and granulated.
Furthermore, the invention relates to a smelting chamber firing for carrying out the method.
With already known slag melting processes or
Melting chamber lighters of this type often still contain the molten slag, especially with ash-rich fuels, a relatively large proportion of unburned and therefore also have a relatively large specific volume, with the further disadvantage that the slag can be easily washed out, i.e. is to a considerable extent water-soluble.
The object of the invention is to remedy these disadvantages.
Accordingly, the invention relates to a method of the type mentioned at the outset, which is characterized according to the invention in that the slag falling from the grate of the incineration plant through a charging shaft is poured into an embankment in the melting chamber and is melted by the latter by means of the hot combustion gases from the foreign fuel combustion in such a way that the molten slag is discharged at the foot of the slope of the slag fill and led into the water bath,
that hot combustion gases are generated by a separate additional combustion of an external fuel and these are conducted upwards along the slope at a temperature above the slag melting temperature in the area of the slag drain and at a speed of at least 2 ms- ', thereby preventing unmelted parts from leaving the slag melting chamber will.
A preferred embodiment of the method can be found therein
exist that those walls of the melting chamber that can come into contact with liquid slag are cooled, so that a protective layer of solidified slag is formed on its inner wall surface.
A preferred embodiment of the method can consist in that water is used as the cooling medium, wherein the cooling heat absorbed by the water can be at least partially recovered in a boiler system installed in the incineration plant.
Furthermore, a preferred embodiment of the method can consist in that the fly ash from the fly ash return of the incineration plant is blown into the combustion chamber, entrained by the hot combustion gas flow generated there, and some of the ash particles are deposited in the slag fill in liquid form.
Furthermore, a preferred embodiment of the method can consist in that the hot combustion gases generated in the combustion chamber are passed over the slope of the slag fill at a temperature of 1300 to 1800 ° C.
A preferred embodiment of the method can also consist in that liquid or gaseous fuels are used to generate the hot combustion gases acting on the slag melting chamber and combustion chamber.
The invention further relates to a smelting chamber firing for carrying out the method, which is characterized according to the invention in that a separate, heat-insulated combustion chamber equipped with at least one burner for the external fuel is attached to the slag melting chamber as an additional unit and connected to it with its gas outlet arranged opposite the slag slope. and that the opening of the molten slag into the water bath is limited by the length of the bottom of the melting chamber, which is also provided on the rear wall with at least one external fuel burner, and the bottom of the combustion chamber.
A preferred embodiment of the melting chamber firing according to the invention can consist in that the combustion chamber is arranged vertically standing and cylindrical, and its burner is installed as a lint burner in the melting chamber ceiling.
In this case, a preferred embodiment of the smelting chamber firing can consist of nozzles for blowing in return fly ash from the incinerator in the ceiling and / or side wall of the combustion chamber, the bottom of the combustion chamber being inclined towards the slag discharge opening.
Furthermore, a preferred embodiment of the smelting chamber firing can consist in the fact that the smelting chamber has a chamber ceiling which is designed as a radiation ceiling and which slopes backwards in accordance with the angle of repose of the slag fill, whereby its angle of inclination with respect to the horizontal can be 45 ".
A preferred embodiment of the smelting chamber firing can also be that the discharge opening for the molten slag and at least the bottom of the smelting chamber is provided with a water-conducting cooling pipe system and this is connected to a steam or hot water boiler built into the incineration plant.
In the drawing, an embodiment of the melting chamber firing according to the invention, which also illustrates the slag melting method according to the invention, is shown schematically. Show it:
Fig. 1, the melting chamber firing, in a vertical longitudinal section, along the line I-I of Fig. 2 and
2, the melting chamber firing according to FIG. 1, in the plan view according to the arrow II of FIG. 1st
According to Fig. 1 there is the melting chamber firing, which here e.g. belongs to a waste incineration plant, essentially consisting of a slag melting chamber 1 and a separate combustion chamber 2 arranged behind it as an additional unit. The slag resulting from the waste incineration falls from the rear end of a combustion grate (not shown in FIG. 1) through a vertical loading shaft 3 in the melting chamber 1 and are piled up on the horizontal floor 4 thereof in a pile 5 to form an embankment 5a. For slags, the natural slope angle a compared to the horizontal with loose fill is approximately 40 ". The length of the bottom 4 is dimensioned according to the slope angle a and the height h5 of the slag fill 5.
The slag is from the embankment 5a by means of two burners 6 for a liquid or gaseous foreign fuel, which are arranged in the rear wall 7 of the melting chamber 1 and here e.g. are directed diagonally forward (cf.
also Fig. 2), melted, wherein the combustion gases generated by the burners 6 have a temperature which is considerably above the melt melting point. The molten slag leaves the melting chamber 1 through a drain opening 8 provided at the foot of the embankment 5a and falls directly into a water bath 9, where it cools and granulates. The walls 1a, 1b of the melting chamber 1 and the bottom 4 thereof are cooled, at least insofar as they can come into contact with liquid slag, so that a compact protective layer of frozen slag can form on their inner surfaces. The cooling medium used here is e.g.
Water is used, the cooling heat absorbed by the latter being at least partially recovered in a steam or hot water boiler which is not shown in FIG. 1 and is integrated in the waste incineration plant for greater clarity. The wall cooling tubes of this cooling system are only indicated by 10 in FIG. 1. The remaining wall parts of the melting chamber 1, which have little or no slag contact, are insulated. The ceiling 11 of the slag melting chamber 1 is inclined to the rear in accordance with the embankment 5a, specifically here e.g. at an angle of approximately 45 "to the horizontal. The melt chamber ceiling 11, which is cooled only slightly or not at all, has the function of a radiation ceiling, the heat radiation emanating from it ensuring high surface temperatures at the slag slope 5a.
The vertical combustion chamber 2, which is cylindrical in design, insulates to prevent heat loss, i.e. is not cooled, has on its ceiling 2a a vertically downward blowing burner 12, by means of which, as with the melting chamber burners 6, a liquid foreign fuel, e.g. Heating oil, or a gaseous fuel is burned, the combustion gases generated in this way also having a temperature which is considerably above the slag melting point. The surface 1 3a of the combustion chamber bottom 13 is light, here e.g. at an angle of 15, sloping towards the slag drain opening 8 towards the horizontal plane. The opening 8 for the outflow of the molten slag is thus delimited at the front by the melting chamber floor 4 and at the rear by the combustion chamber floor 13.
The outlet opening 8, like the melting chamber walls 1 a, 1 b and 4, is cooled in order to prevent this opening from freezing, as indicated at points 14 in FIG. 1. The cooling of the discharge opening 8, as well as the cooling 10 of the melting chamber floor 4, can be connected to the boiler system of the waste incineration plant. Fly ash from the greater clarity in FIG. 1 due to the fly ash return of the waste incineration plant, which is not shown, is blown directly into nozzles 15, which are arranged in the ceiling 2a and side wall 2b of the cylindrical combustion chamber 2, where it is entrained by the combustion gas flow generated there .
The fly ash is defined as the dust separated from the flue gas deduster of the incinerator, while the fly ash removes the dust from the cleaned flue gases behind the gas deduster and into the chimney, i.e.
ultimately, dust discharged into the free atmosphere is to be understood. The part of the fly ash that can already be melted in the combustion chamber 2 by the hot combustion gases generated by the fall burner 12 is discharged from the combustion chamber base 13, which is inclined to the horizontal and is very strongly insulated, towards the slag discharge opening 8. On the other hand, the not yet melted fly ash particles are entrained by the hot combustion gas stream and are guided upwards along the slag slope 5a below a vertically downward, likewise water-cooled deflection nose 16 provided on the rear wall 7 of the melting chamber.
Here, the hot combustion gas flow at the foot of the combustion chamber 2, due to its vertical arrangement, is passed twice when it passes into the melting chamber 1, i.e. by 90 and then by an angle corresponding to the slope 5a, deflected upward and passed at high speed along the slope 5a over the molten liquid slag.
The fact that the hot combustion gases from the combustion chamber 2 at a relatively high speed, e.g. 3 m / s and higher, at the embankment 5a via the molten slag, is prevented that unmelted slag parts leave the melting chamber 1. Because the parts that have not yet melted are prevented due to their high flow resistance from migrating downwards to the drain opening 8 with the already liquid slag on the embankment 5a.
The same principle is used for wind sifting, but there is a difference that in the air classifier, the grain size is separated, i.e. the fine grain is separated from the coarse grain, while here in the melting chamber 1 all the solids are separated from the liquid phase.
Since cooling of the slag by the combustion gases from the combustion chamber 2 must be avoided, these must have a temperature which corresponds at least to that of the molten slag (1000 to 1300 C). Therefore, the combustion gases passed from the heat-insulated combustion chamber 2 via the slope 5a of the slag fill 5 have a temperature of 1300 to
1800 C.
As a result of the deflection of the combustion gas stream from the combustion chamber 2 when it enters the melting chamber 1, part of the fly ash particles are separated from the gas stream due to the high centrifugal forces occurring there and are deposited in the slag fill 5 in liquid form.
In Fig. 2 the melting chamber firing according to Fig. 1 is shown in plan. The melting chamber 1, its front wall 1 a and side walls 1 b, the cylindrical combustion chamber 2, the feed chute 3 for the slags, a front section of the melting chamber floor 4, the two burners 6 of the melting chamber, its rear wall 7, the slag discharge opening 8 and the water bath 9 can be seen again .
The method for melting slag from incineration plants or the melting chamber firing for its execution, which was explained above with reference to an exemplary embodiment, practically eliminates the considerable proportion of unburned material that was still often contained in the molten slag, so that the specific volume of the slag is reduced to one Minimum is reduced, the slag is also less washable than before, ie is less water soluble.
Various deviations from the melting chamber furnace shown in the drawing or the slag melting process to be carried out with it are possible. Instead of water, another suitable cooling medium could be used, e.g. Oil, air, etc. can be used to cool the melting chamber walls. Although the vertical arrangement of the combustion chamber 2 in FIG. 1 is particularly advantageous because of the resulting strong deflection of the flue gas flow, particularly with regard to the injection and processing of fly ash, the combustion chamber could, especially if the returned fly ash is not together with the slags should be melted, also lying, inclined slightly sloping towards the slag drain or arranged horizontally.
Instead of a single lint burner, several such burners could also be arranged in the combustion chamber ceiling, while, conversely, instead of several injection nozzles for the fly ash, only a single one could be provided at one of the installation locations shown in FIG. 1 on the combustion chamber. The melting chamber could also be used for the continuous liquefaction of other refractory materials, e.g. Glass waste, can also be used.
Thus, the invention is in no way tied to the embodiment of the method or the device serving to implement it, which was previously only explained by way of example in the drawing, but the details of the embodiment can be varied in many ways within the scope of the invention.