Vorlesung 7 "Feuerung" Flashcards
Welche Feuerung wird für die Siedlungsabfälle verwendet?
die Rostfeuerung
Wie läuft die Feuerung ab?
- Partikel wird erwärmt wobei Pyrolyse und Trocknung stattfindet (Pyrolysegase werden ausgetrieben, also H2, CO, CO2, CH4, C2H6, C2, H4, H2O (Dampf), höhere KW, sauerstoffhaltige Komponenten, NHy, H2S, COS, Teere/Öl, Partikel)
- Brenntstoffpartikel bleibt über wofür ein Vergasungsmittel benötigt wird, also O2 (Luft), was zum Verbrennen der Gase führt
- Koks bleibt übrig, das Verbrannt werden kann
- es kommt zu Homogenen Vergasungsreaktionen, wobei auch Produktgase entstehen
- Produktgase müssen mit Ausbrandluft ausgebrannt werden (führt zu Rauchgas, idealerweise CO2, H2O, aber es kommt auch zu CO, CxHy, NOx, SOx, Ruß, Partikel)
- am Ende bleibt Asche übrig
Welcher Parameter ist für die Verbrennung wichtig?
die Luftzahl lambda
Was ist die Luftzahl?
Die Luftzahl lambda ist das Vielfache des stöchiometrischen Luftbedarfs, der für die vollständige Verbrennung gebraucht wird.
Für welche Elemente wird Sauerstoff benötigt für den minimalen Luftbedarf, um alles zu oxidieren?
C, H, N, S
Wann ist lambda = 1?
Wenn exakt soviel Sauerstoff dosiert wird, dass die Reaktionen zur Oxidierung vollständig ablaufen. (kein O2 und kein BS bleibt übrig)
Wie hoch ist die Luftzahl bei unterschiedlichen Verbrennungssystemen?
Beispielsweise ist die Luftzahl beim Abfall recht hoch (zwischen 1,5 und 2,0) während bei der Gasfeuerung, Ölfeuerung und beim Kohlestaub Werte zwischen 1,05 und 1,4 erreicht werden.
In welche Phasen kann die Verbrennung in der Rostfeuerung unterteilt werden?
- Trocknung und Entgasung
- Hauptbrennzone
- Nachverbrennung
- Feststoffausbrand
Wie läuft die Trockung und Entgasung ab?
- im ersten Teil des Rosts wird der Abfall getrocknet (Temperatur um die 100°C)
- benötigte Energie kommt v.a. aus Verbrennungszone durch Strahlung
- zusätzlich kann die zugegebene Luft vorgewärmt werden
- Luft wird zum Abtransport des verdampften Wassers benötigt
- Sauerstoff spielt hierbei zunächst keine Rolle
- mit abnehmenden Wassergehalt steigt die Temperatur im Müllbett
- bei etwa 250°C entgast der Abfall und es entstehen Schwefelgase
- auch hier wird Sauerstoff noch nicht benötigt
- oberhalb des Müllbetss bilden sich Zündnester -> O2 wird benötigt
- durch eine gute Schürung erfolgt eine möglichst vollständige Zündung
- die hohen Verbrennungstemperaturen zersetzen den Abfall weiter
- der Abfall wird dabei entgast
- im Müllbett herrschen Temperaturen von etwa 400°C um den Rost nicht zu stark thermisch zu beanspruchen
Was passiert in der Hauptbrennzone?
- die Verbrennung der Schwefelgase benötigt ausreichend Sauerstoff
- Verbrennung läuft über dem Müllbett bei Temperaturen > 100°C ab
- bei unzureichendem Sauerstoffgehalt besteht die Gefahr einer unvollständigen Verbrennung (CO und C_ges im Abgas)
- Sauerstoff ist für die Verbrennung essentiell
Was passiert bei der Nachverbrennung?
- den Schwel- und Verbrennunggsaen wird Sekundärluft hinzugegeben
- bei ausreichenden brennbaren Gasen, ausreichend hoher Temperatur und ausreichendem Sauerstoffgehalt ein ein nahezu vollständiger Ausbrand zu erreichen (sehr kleine CO-Werte < 10 mg/Qubikmeter)
Was umfasst der Ausbrand (eigentlich Feststoffvergasung)?
- ähnlich wie beim Lagerfeuer ist nur noch wenig “Feuer” sichtbar
- weitere Vergasung des Feststoffes findet statt
- es muss entsprechend Sauerstoff zur Verfügung stehen
Wodurch wird der vollständige Ausbrand maßgeblich beeinflusst?
- Kontakt des Oxidationsmittels Luft mit Feststoff (Rost) und Gasphase
- Schürung bzw. Durchmischung mit dem Ziel der Homogenisierung
-> Art/Typ des Rostes - Strümungsführung der Schwel- und Verbrennungsgase
-> Feuerraumgestaltung, Nachverbrennung
Welche Aufgaben haben die Rostsysteme?
- Transport des Abfalls durch den Feuerraum -> Steuerung Massenstrom
- Schürung des Abfalls
- bedarfsgerechte Verbrennungsluftzuführung -> Steuerung der Luftzuführung
- Schlackeabtransport
- Verminderung des Rostdurchfalls
Wie verläuft die Primärluftzugabe?
Primärluftzugabe bei allen Rostarten von unten -> Durchströmung des Müllbetts
Was ist wichtig beim Druckverlust?
Druckverlust Rost sollte deutlich größer als Druckverlust des Müllbetts sein -> kein Freiblasen des Rostes, also die Asche
Wie können die einzelnen Zonen angepasst werden?
Anpassung des Luftbedarfs durch EInteilung des Rost mit einzelnen Luftzonen
Was ist charakteristisch für den Walzenrost?
- Schürung und Transport des Abfalls durch Schwerkraft und Drehbewegung
- Neigung etwa 20°
- Eigenschaften des Abfalls bedingen unterschiedliche Geschwindigkeiten
- Drehgeschwindigkeit der Walzen
- jede Luftzone hat eigene Walze
- heiße Roststäbe verlassen den Feuerraum un wärmen die Primärluft
- realtiver hoher Anteil Rostdurchfall
Nenne Beispielanlagen für ein Walzenrost.
- MVA Weisweiler
- MVA Düsseldorf
- MVA Köln
Was ist charakteristisch für den Vorschubrost?
- Transport und Schürung des Abfalls in Abfalltransportrichtung
- Neigung bis zu etwa 18°
- konstante Rost-Geschwindigkeit
- Regelung über Veränderung der Pausenzeiten
Was ist charakteristisch für das Rückschubrost?
- Transport des Abfalls über Schwerkraft
- Schürung des Abfalls entgegen der Abfalltransportrichtung
- deutliche größere Neigung von 26° als Vorschubrost
- breiteres Heizwertband
- Überdeckung des Rosts zu jedem Zeitpunkt -> keine Wasserkühlung aucg bei höheren Heizwert nötig
Nenne Beispielanlagen für ein Rückschubrost.
- MVA Zella-Mehlis
- MVA Neunkirchen
- MVA Ingolstadt
Was ist charakteristisch für das Gegenlauf-Überschubrost?
- Schürung und Transport des Abfalls durch gegenläufige Bewegung der beweglichen Roststabreihen
- in der Regel horizontal
- variable Rostgeschwindigkeit
- sehr gute Regelungsmöglichkeiten
Nenne eine Beispielanlage für ein Gegenlauf-Überschubrost.
- MVA Schwandorf
Was sind die Vorteile der Wasserkühlung?
- weniger Verschleiß und dadurch höhere Nutzungsdauer
- zusätzliche Nutzung von Energie intern und extern
- Optimierung der Primär-/Sekundärluftverhältnisse
Was sind die Nachteile der Wasserkühlung?
- deutlich höherer konstruktiver Aufwand
- höherer Invest
Was ist die Aufgabe der Feuerraumgestaltung?
- Strömungsführung der Schwel- und Verbrennungsgase
- Nötig für optimale Bedingungen:
- ausreichender Anteil von brennbaren Gasbestandteilen
- genügend hohe Zündtemperatur
- genügend Sauerstoff vorhanden
Wie funktioniert der Gleichstrom?
- Abfall und Verbrennungsgase durchströmen den Feuerraum in gleicher Richtung
- für hohe Heizwerte gut geeignet
- alle entstehenden Verbrennungsgase werden durch die heiße Verbrennungszone geführt -> wenig Strähnenbildung
Was ist der Nachteil des Gleichstroms?
- nasse Abfälle (-> niedriger Heizwert) trochnet schlecht, das heiße Verbrennungsgase nicht die Trocknungszone passieren
Wie funktioniert der Gegenstrom?
- Abfall und Verbrennungsgase durchströmen den Feuerraum entgegengerichtet
- für niedrige Heizwerte (feuchten Abfall) gut geeignet
Was ist der Vorteil des Gegenstroms?
- nasse Abfälle (-> niedriger Heizwert) trocknen und zünden besser durch die Strömungsführung
Was ist der Nachteil des Gegenstroms?
- Gefahr durch Strähnenbildung von unvollständig verrbannten Schwefelgasen
Wie funktioniert der Mittelstrom?
- Verbrennungsgase werden in der Mitte des Feuerraumes abgezogen
- Kopromiss zwischen den beiden anderen Bauformen und daher für ein breites Heizwertband geeignet
Was ist der Nachteil des Mittelstroms?
- Gefahr durch Strähnenbildung
Durch welche Größen wird die Nachverbrennung beeinflusst?
Hängt ab von:
- Atmosphäre
- Verweilzeit
- Temperatur
Was ist Ziel der Nachverbrennung?
- Reduktion unausgebrannter Schwefelgase (Strähnenbildung)
- Zugabe von Sekundärluft zwischen Feuerraum und erstem Kesselzug
- neben Sekundärluft kann auch Rauchgas rezirkuloert werden
Was ist die Funktion von Eindüsungen bzw. Einbauten bei der Nachverbrennung?
- Abbau von Temperaturspitzen
- Vermeidung von erhöhten lokalen Schadstoffkonzentrationen
- Beeinflussung der Abgasgeschwindigkeit
Was ist charakteristisch für die Nachverbrennung?
- CO als Leitgröße für Gasausbrang (org. Schadstoffe verhalten sich analog
- Bildung polycyclischer aromatischer Kohlenwasserstoffe (PAK)
- wenn CO niedrig ist -> Ausbrand gut
- CO und PAKs verhalten sich ähnlich
Wie bildet sich CO bei der Verbrennung?
- Sauerstoffmangel -> unvollständige Verbrennung
- zu großer Luftüberschuss _> “kalte verbrennung” (T zu gering)
Was sind die Führungsgrößen einer Feuerungsleistungsregelung?
- Frischdampfmassenstrom
- Sauerstoffkonzentration im Abgas
Was sind die Ziele der Feuerungsleistungsregelung?
- weitgehende Automatisierung
- stabiler Verbrennungsprozess
Was wird bei der Feuerungsleistungsregelung berücksichtigt?
- CO2-Konzentration
- Ausbrang Schlacke (z.B. über IR-Kamera)
- Verbrennungstemperatur
- Abgasstrom (möglichst konstant)
- Abfallheizwert (Vorgabe)
Was regelt die Feuerungsleistungsregelung?
- Luftmenge (primär, sekundär, tertiär -> gegenseitige Kompensation)
- Rostbewegung (Beeinflussung Verbrennungsgeschwindigkeit)
- Durchsatz (Stößelgeschwindigkeit -> sehr träge)
- evtl. Stützbrenner
Welche Anforderungen gibt es an den Entaschers bzw. Entschlackers?
- Abkühlung der Schlacke
- Entwässerung
- Abschluss gg. Umgebung
Welche Arten von Entschlackern gibt es?
- Stößelentschlacker
- Plattenbandentschlacker
- Kratzkettenentschlacker
