DE1526062A1

DE1526062A1 - Process and device for incinerating garbage

Info

Publication number: DE1526062A1
Application number: DE19661526062
Authority: DE
Inventors: Moegling Dipl-Ing Eugen; Huch Dipl-Chem Dr Reinhold
Original assignee: Vereinigte Kesselwerke AG
Current assignee: Vereinigte Kesselwerke AG
Priority date: 1966-01-27
Filing date: 1966-01-27
Publication date: 1970-03-26
Also published as: FR1502298A; AT281257B

Description

Lfd.-Nr. 1400 ' YY/Ew.No. 1400 'YY / Ew.

PATENTANMELDUNG Verfahren und Einrichtung zur Verbrennung von Müll.PATENT APPLICATION Process and device for incinerating waste.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Verbrennung von Müll. Der übliche Müll, welcher in verschiedenartigen Feuerungen verbrannt wird, hat Eigenschaften, welche ihn von den bekannten Brennstoffen unterscheiden. Dazu gehören gewisse saure Beatandteile des Mülls, welche starke Korrosionen in den Müllverbrennungsanlagen verursachen, wie man nach längerer Betriebszeit derartiger Anlagen festgestellt hat. Zu diesen sauren Bestandteilen gehört neben dem gewöhnlich im Brennstoff vorhandenen Schwefel und seinen Verbindungen vor allen Dingen Chlor und Chlorwasserstoff, die aus den Müllbestandteilen frei gemacht werden können. Dies ist dadurch bedingt, daß in letzter Zeit die Verwendung von chlorhaltigen Kohlenwasserstoffverbindungen, wie z.B. PVC, in stärkerem Maße zunimmt, so daß sich deren Einflüsse auch entsprechend stark in der Müllasche bemerkbar machen.The invention relates to a method and a device for incinerating garbage. The usual garbage, which in various Burning furnaces has properties that distinguish it from the known fuels. This includes certain acidic parts of the garbage, which cause severe corrosion in the garbage incineration plants, how one after a long time Has ascertained the operating time of such systems. These acidic constituents include those commonly found in fuel Existing sulfur and its compounds above all chlorine and hydrogen chloride, which are released from the waste components can be made. This is due to the fact that the use of chlorine-containing hydrocarbon compounds, such as PVC, increases to a greater extent, so that their influences are also correspondingly strongly noticeable in the garbage ash do.

Man hat festgestellt, daß die Korrosionen besonders stark sind bei relativ hohen Wandtemperaturen, so daß zwar NiederdruckkesselIt has been found that the corrosion is particularly severe at relatively high wall temperatures, so that although low-pressure boilers

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Unterlagen (Art 7 SI Abe. 2 Nr. I Satz 3 des Änderungen··. *. 4.8.1967«Documents (Art 7 SI Abe. 2 No. I Clause 3 of the amendments ··. *. 4.8.1967 «

eine genügend lange Lebensdauer erwarten können, wenn der Dampf nicht über ca. 25O⁰C überhitzt wird, bei Hochdruckkesseln ist der Betrieb jedoch stark gefährdet. Somit sind den Müllverbrennungsanlagen hinsichtlich der Erhöhung des Betriebsdruckes durch die sauren Bestandteile im Müll und die dadurch bedingten Korrosionen zwangläufig Grenzen gesetzt. Es ist zwar möglich, bei niedrigeren Rauchgastemperaturen den Chlorwasserstoff und die anderen sauren Bestandteile durch alkalische Bestandteile zu neutralisieren, die meist auch in der Müllasche in genügender Menge vorhanden sind, bei hohen Temperaturen jedoch können diese alkalischen Bestandteile nur beschränkt oder kaum wirksam werden. Die Ursache hierfür liegt in der bei hohen Temperaturen möglichen Zersetzung zu Metalloxyd und Chlor bzw. Chlorwasserstoff, sowie in der Hydrolyse der Metallchloride, die zu Metalloxyden und Chlorwasserstoff führt. Da die Rohrwandtemperatur niedriger als die Temperaturen des Rauchgases sind, kann an der Rohroberfläche zwar häufig eine teilweise Neutralisierung der sauren Bestandteile stattfinden, jedoch ist die zur Verfügung stehende Reaktions zeit besonders bei hohen Temperaturdifferenzen zwischen Rohrwand und Rauchgasatmosphäre nur relativ kurz, so daß genügend saure Bestandteile, vor allem HCL, mit der Rohrwand reagieren können. Durch diese Erscheinungen ist der Bau von Hochdruckkesseln auf dem Gebiet der Müllverbrennung stark gefährdet.can expect a sufficiently long life, when the vapor is not overheated over about 25O ⁰ C, at high pressure boilers operation is severely compromised. Thus, the waste incineration plants are inevitably limited in terms of the increase in operating pressure due to the acidic constituents in the waste and the resulting corrosion. At lower flue gas temperatures it is possible to neutralize the hydrogen chloride and the other acidic constituents with alkaline constituents, which are usually also present in sufficient quantities in the garbage ashes, but at high temperatures these alkaline constituents can only have a limited or hardly effective effect. The reason for this lies in the possible decomposition to metal oxide and chlorine or hydrogen chloride at high temperatures, as well as in the hydrolysis of the metal chlorides, which leads to metal oxides and hydrogen chloride. Since the pipe wall temperature is lower than the temperature of the flue gas, a partial neutralization of the acidic constituents can often take place on the pipe surface, but the available reaction time is relatively short, especially with high temperature differences between the pipe wall and the flue gas atmosphere, so that there are enough acidic constituents , especially HCL, can react with the pipe wall. As a result of these phenomena, the construction of high-pressure boilers in the field of waste incineration is at great risk.

Durch Versuche wurde festgestellt, daß die Angriffe bevorzugt in bestimmten Temperaturgebieten erfolgen, wenn zu wenig alka-Experiments have shown that the attacks preferentially take place in certain temperature areas, if too little alkali

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lische Bestandteile im Müll vorhanden sind. Allgemein kann gesagt werden, daß mit steigender Temperatur der Kesselwand auch" die Angriffe auf diese zunehmen. Eine weitere Steigerung des Angriffs ist mit -steigender Kauchgastemperatur gegeben.lic constituents are present in the garbage. Generally can It can be said that as the temperature of the boiler wall rises, "the attacks on it increase. A further increase of attack is given with increasing chewing gas temperature.

Ausgehend von den gemachten Beobachtungen und Erkenntnissen bezweckt die vorliegende Erfindung eine Verbesserung der Betriebsverhältnisse und eine Vermeidung der Korrosionen, ferner auch Maßnahmen und Einrichtungen zur Gewährleistung eines Hochdruckbetriebes von Müllverbrennungsanlagen. Die Lösung der gestellten Aufgabe sieht hierfür eine Reihe von Maßnahmen vor. So ist beispielsweise das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwandtemperatur in der Vorkammer bei 250 - 300⁰C gehalten wird. Die entsprechende Einrichtung sieht hierfür vor, daß die in der Vorkammer, d.h. in der Destillationszone angeordnete Heizfläche als beispielweise Economiser geschaltet ist. Zweckmäßig erhält diese noch eine keramische Auskleidung, beispielsweise in Form von Stampfmasse. liese Schaltung ist insbesondere dann gündig, wenn Müll mit relativ hohem Heizwert verbrannt wird.On the basis of the observations and findings made, the present invention aims to improve the operating conditions and avoid corrosion, and also measures and devices to ensure high-pressure operation of waste incineration plants. The solution to the task at hand provides a number of measures for this. Thus, the process is, for example, characterized in that the tube wall temperature in the pre-chamber at 250-300 ⁰ C is maintained. The corresponding device provides for this that the heating surface arranged in the antechamber, ie in the distillation zone, is connected as an economiser, for example. Expediently, this is also given a ceramic lining, for example in the form of ramming material. This circuit is particularly effective when garbage with a relatively high calorific value is burned.

Zur Verbesserung d'ieser Verhältnisse weist das Verfahren ferner das wesentliche Merkmal auf, daß alkalische Bestandteile oder alkali^-haltige Brennstoff asche in der Vorkammer dem Müll beigemischt werden, um korrosionsgefähüende Elemente aus dem Müll zu neutralisieren, wobei Rauchgase und Asche im GleichstromTo improve this situation, the method also has the essential feature that alkaline constituents or alkali ^ -containing fuel ash in the antechamber mixed with the garbage in order to neutralize corrosive elements from the garbage, with flue gases and ash in direct current

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geführt werden, um eine Reaktion zwischen den alkalischen und sauren Bestandteilen zu ermöglichen. Auf diese Weise entspricht der Abfall der Rauchgastemperatur ungefähr dem Abfall der Rohrwandtemperatur, wodurch die Temperaturdifferenz zwischen Rauchgas und Rohrwand im Durchschnitt möglichst klein bleibt. Diese Zuführung der alkalischen Bestandteile und der alkalihaltigen Brennstoffasche erfolgt zweckmäßigerweise in der Vorkammer durch Einblasen von Kohlenstaub oder alkalischer Additive mit dem Ziel der Mischung von sauren und alkalischen Müllkomponenten. Wenn diese Vorkammer in an sich bekannter Weise vor der Strahlkammer angeordnet ist, müssen die sauren Gase aus dem Destillationeprozess die Verbrennungsgase der Müllfeuerung selbst durchstoßen, werden hierbei gut durchgemischt und haben die Möglichkeit, sich mit den alkalischen Müll- und Aschebestandteilen zu verbinden, was zu einer starken Neutralisierung der sauren Bestandteile führt.to allow a reaction between the alkaline and acidic components. This corresponds to the drop in flue gas temperature is roughly the same as the drop in pipe wall temperature, thereby increasing the temperature difference between flue gas and pipe wall remains as small as possible on average. This supply of the alkaline components and the alkaline ones Fuel ash is expediently carried out in the antechamber by blowing coal dust or alkaline additives with the aim the mixture of acidic and alkaline waste components. If this antechamber in a known manner in front of the blasting chamber is arranged, the acid gases from the distillation process must penetrate the combustion gases from the waste incineration itself, are mixed well and have the opportunity to combine with the alkaline garbage and ash components, which leads to a strong neutralization of the acidic components.

Eine weitere erfindungsgemäße Maßnahme betrifft die am Ende der Vorkammer liegende Strahlkammer. Aus Versuchen hat sich ergeben, daß im Temperaturbereich zwischen 300 bis 45O⁰C die Rohrwände sehr stark gefährdet sind durch aggressive Müllrauchgaee, und zwar besonders dann, wenn sie in der Strahlkammer liegen, wie es bei Hochdruckkesseln wegen der Verdampfungstemperatur üblich ist. Hier fällt also eine ungünstige Rohrwandtemperatur mit einer hohen*Rauchgastemperatür zusammen. Da wegen der hohen Rauchgaetemperatur nur bei außerordentlich hohen Zusätzen von alkalischen Bestandteilen eine genügende Neutralisierung der Rauchgase beobachtet wurde, kann auf diesem Wege die Rohrwand nicht befriedigend Another measure according to the invention relates to the blasting chamber located at the end of the antechamber. From trials has shown that in the temperature range between 300 to 45O ⁰ C, the tube walls are very strong from aggressive Müllrauchgaee, namely especially when they are in the blasting chamber, as is common in high-pressure boilers because of the evaporation temperature. So here an unfavorable pipe wall temperature coincides with a high * smoke gas temperature. Since, because of the high smoke gas temperature, sufficient neutralization of the smoke gases was only observed with extremely high additions of alkaline constituents, the pipe wall cannot be satisfactory in this way

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geschützt werden. Die erfindungsgemäße Maßnahme besteht nun darin, daß bei Eintritt in die Strahlkammer am Umfang derselben ein Zusatzbrennstoff, der z.B. alkalische Aschebestandteile enthält, oder Sekundärluft eingeblasen wird zur JPernhaltung der Müllabgase von den berohrten Strahlkammerwänden. Die entsprechende Einrichtung hierfür sieht vor, daß am Eintritt in die berührte Strahlkammer am Umfang derselben Zusatzbrenner angeordnet sind, durch welche Kohlenstaub oder ein entsprechender Brennstoff eingeblasen wird. Auf diese Weise werden die berohrten Strahlkammerwände mit nicht aggressiven Rauchgasen bestrichen. Es ist besonders zweckmäßig, diese Zusatzfeuerung mit Brennstoffen zu betreiben, die alkalische Rauchgasstäube produzieren. Hierzu gehören beispielsweise die Asche von Braunkohle und im geringeren Maße von Steinkohle. Die Zusatzfeuerung kann aber auch mit Schweröl betrieben werden, sofern es keine chlorhaltigen Bestandteile in wesentlicher Menge enthält.to be protected. The measure according to the invention consists in that upon entry into the blasting chamber on the circumference of the same an additional fuel, which e.g. contains alkaline ash constituents, or secondary air is blown in to keep it safe the waste gases from the tubed blasting chamber walls. The appropriate facility for this provides that at the entrance to the touched blasting chamber are arranged on the circumference of the same additional burner, through which coal dust or a corresponding one Fuel is blown in. In this way, the tubed blasting chamber walls are coated with non-aggressive smoke gases. It is particularly useful to operate this additional combustion with fuels that produce alkaline smoke gas dust. These include, for example, the ash from lignite and, to a lesser extent, from hard coal. The additional firing can also be operated with heavy oil, provided that it does not contain any significant amounts of chlorine-containing components.

Aus der Zeichnung gehen in schematischer Darstellung die Einrichtungen zur Durchführung der verschiedenen Verfahrensmaßnahmen hervor. Die Müllverbrennungsanlage besteht aus dem schräg liegenden Müllrost 1, der auch in an sich bekannter Weise aus übereinander gestuften Wanderrosten gebildet sein kann. Über dem Müllrost 1 befindet sich die Vorkammer 2 mit der Destillationszone, in welcher mittels der Zusatzfeuerung 3 durch Einblasen von Kohlenstaub oder entsprechenden anderen alkalischen Additiven die erforderliche Neutralisierung der sauren Rauchgasbestandteile erfolgt. Die die Wände bedeckende Heizfläche der Vorkammer 2 istThe facilities are shown schematically in the drawing to carry out the various procedural measures. The waste incineration plant consists of the inclined Garbage grate 1, which can also be formed in a manner known per se from stacked traveling grids. Above the garbage grate 1 is the antechamber 2 with the distillation zone, in which by means of the additional firing 3 by blowing in Coal dust or corresponding other alkaline additives the necessary neutralization of the acidic flue gas components he follows. The heating surface of the antechamber 2 covering the walls is

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die Economiserheizflache 4, längs deren die Rauchgase und die Aschebestandteile im Gleichstrom geführt werden, um eine Reaktion zwischen den alkalischen und sauren Bestandteilen zu ermöglichen. Als wesentliches konstruktives Merkmal zur Durchführung des Verfahrens ist in an sich bekannter Weise am Ende der Vorkammer 2 die Strahlkammer 5 angeordnet, deren berührte Wände vor der Einwirkung heißer aggressiver Gase durch die Anordnung von Zusatzbrennern 6 geschützt werden, welche am Eintritt der Strahlkammer an deren Umfang angeordnet sind.the Economiserheizflache 4, along which the flue gases and the Ash constituents are conducted in cocurrent to enable a reaction between the alkaline and acidic constituents. The end, in a manner known per se, is an essential design feature for carrying out the method the antechamber 2, the blasting chamber 5 is arranged, the walls of which are in contact with the arrangement before the action of hot aggressive gases are protected by additional burners 6, which are arranged at the entrance of the blasting chamber on its periphery.

Diese z.B. mit Kohlenstaub oder einem entsprechenden alkalische Aschebestandteile enthaltenden Brennstoff gefeuerten Brenner drängen die Müllrauchgase von den berührten Wänden zur Mitte ab und gewährleisten somit einen entsprechenden Schutz der Rohrwände. Ale konstruktive Variante ist hierfür die an sich bekannte Eckenfeuerung vorteilhaft, welche den Rauchgasen eine zyklische Bewegungskomponente aufprägt.These burners are fired, for example, with coal dust or a correspondingly alkaline ash component push the waste flue gases away from the touching walls towards the center and thus ensure appropriate protection of the Pipe walls. A design variant is advantageous for this, known per se corner firing, which the flue gases a impresses cyclical movement component.

Die geschilderten verfahrenstechnischen Maßnahmen und die hierfür vorgesehenen konstruktiven Einrichtungen gewährleisten nicht nur den Betrieb von Niederdruckkesseln ohne Beeinträchtigung der Wände und Kesselrohre durch angreifende saure Rauchgasbestandteile, sondern auch den Betrieb von Hochdruckkesseln unter entsprechend schwierigeren Bedingungen des Wärmeaustauschers und der Wechselwirkung zwischen Rauchgas und wärmeaufnehmender Wandfläche.The procedural measures described and the design facilities provided for this guarantee not only the operation of low-pressure boilers without impairing the walls and boiler tubes from aggressive acidic flue gas components, but also the operation of high pressure boilers under correspondingly more difficult conditions of the heat exchanger and the interaction between the flue gas and the heat-absorbing wall surface.

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Claims

January 17, 1966 serial no. 1400 - YY / Ew. PATENT CLAIMS

1.' Process for incinerating garbage with acidic flue gas components, characterized in that the pipe wall temperature in the antechamber (2) is kept at 250-30O ⁰ C.

2. The method according to claim 1, characterized in that alkaline components or alkaline fuel ash are mixed with the garbage in the antechamber (2) in order to neutralize corrosion-endangering elements from the garbage, whereby flue gases and ash are passed in cocurrent to a reaction between the alkaline and acidic ingredients.

3. The method according to claims 1 or 2, characterized in that that additionally coal dust or other corresponding alkaline additives are blown into the antechamber are used to neutralize the acidic waste gas components.

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^f' JUC Ur ".ar'.agen (Art. 711 Ab·. 2 Nr.I Satz 3 ites Xwtorongeg··. v. 4.9.196 ^f 'JUC Ur ".ar'.agen (Art. 711 from ·. 2 No. I sentence 3 ites Xwtorongeg ··. of 4.9.196

4. The method according to claims 1, 2 or 3 »characterized in that especially in the area of the evaporator and superheater heating surfaces, flue gases and water or steam are conducted in cocurrent.

5. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that at the entrance to the blasting chamber (5) on the periphery of the same an additional fuel that contains alkaline ash components, or secondary air is blown in to keep waste gases away from the tubed blasting chamber walls.

6. Device for performing the method according to claim 1 and one or more of the following claims, characterized in that an antechamber (2) is arranged above the grate in a manner known per se is, to which the blasting chamber (5) is connected.

7. Device for performing the method according to claim 1 and one or more of the following claims, characterized in that the heating surface arranged in the antechamber (2) acts as an economizer heating surface is switched.

8. _% device for carrying out the process, according to claim 1 and one or more of the following claims, characterized in that at the entrance to the tubed blasting chamber (5)

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on the circumference of the same additional burner (6) are arranged, through which coal dust or another fuel, which does not contain any chlorine or chlorine-containing compounds, or secondary air is blown in.

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