DE2428961C3 - Vorrichtung zur Verbrennung von Müll, Abfällen o.dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbrennung von Müll, Abfällen od. dgl., mit einer Brennkammer mit einem einem Verbrennungsabschnitt der Brennkammer vorgeschalteten und mit dem Verbrennungsabschnitt fest verbundenen Aufgabeabschnitt sowie mit einer an der Oberseite des Aufgabeabschnitts angeordneten Abzugsöffnung für die Verbrennungsgase.

Bei Müll, Abfällen od. dgl. handelt es sich um Produkte, die nur geringen Heizwert besitzen und die folglich bei der Verarbeitung auf eine möglichst hohe Temperatur nahe ihrer Verbrennungstemperatur aufgeheizt und in engen Kontakt mit den Brenngasen gebracht werden müssen, damit eine einigermaßen vollständige Verbrennung gewährleistet ist.

Eine Gattungsgemäße Vorrichtung zur Verbrennung von Müll, Abfällen od. dgl. ist in der FR-PS 15 81 160 beschrieben. Bei der Vorrichtung nach dieser Druckschrift werden Abfälle in einem dem eigentlichen Verbrennungsofen vorgeschalteten Aufgabeabschnitt einer Vortrocknung durch im Gegenstrom geführte Verbrennungsgase unterworfen. Dazu besteht bei der bekannten Vorrichtung der Aufgabenabschnitt aus einem doppelwandigen Zylinder, in dessen Wandungszwischenraum die aus dem Verbrennungsofen stammenden heißen Verbrennungsgase zu der am obersten Ende des Aufgabeabschnitts angeordneten Abzugsöffnung durch einen feststehenden Sammler abgezogen werden. Der Aufbau der Vorrichtung nach der FR-PS 15 81 160 ist aufwendig und kompliziert und läßt vor allem eine unmittelbare Einwirkung der Verbrennungsgase auf die in den Aufgabeabschnitt eingebrachten Abfälle od. dg!, nicht zu. Die Vorwärmung und Trocknung der Abfälle erfolgt vielmehr mittelbar durch Kontakt mit der Wandung des Aufgabeabschnitts und

ίο über dessen Länge im wesentlichen gleichmäßig. Soll dabei eine wirksame, intensive Vortrocknung der Abfälle erreicht werden, so ergeben sich beträchtliche Materialbeanspruchungen im Bereich des Aufgabeabschnitts, die nachteilig sind und unter Umständen erhebliche Betriebsstörungen zur Folge haben können, indem sie insbesondere zu Unzuträglichkeiten hinsichtlich des Übergangs zwischen feststehenden und rotierend angetriebenen Bauteilen führen. Wird andererseits die Vorrichtung so gefahren, daß diese Beanspruchungen und Nachteile nicht auftreten, so wird nur eine unbefriedigende Vortrocknung erreicht.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur Verbrennung von Müll, Abfällen od. dgl. der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß bei geringer Materialbeanspruchung und störungsfreiem Betrieb eine wirkungsvolle Vortrocknung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß die Brennkammer in einer den Müll fortbewegenden oszillierenden Drehbewegung angetrieben ist und daß die Abzugsöffnung im bezüglich der Durchlaufrichtung des Mülls stromabseitigen Bereich des Aufgabenabschnitts angeordnet ist und unmittelbar in den Aufgabeabschnitt mündet

Diese erfindungsgemäße Anordnung der Abzugsöffnung bedingt, daß die Verbrennungsgase beim Austritt durch die Abzugsöffnung auf die im Aufgabeabschnitt befindlichen Abfälle usw. durch direkte Bestrahlung einwirken, während eine übermäßige Temperaturerhöhung im stromaufseitigen Bereich des Aufgabeabschnitts vermieden wird.

Ein Müllverbrennungsofen der in einer oszillierenden Drehbewegung angetrieben wird, ist an sich aus der GB-PS 2 02 940 bekannt. Bei der dort beschriebenen Vorrichtung handelt es sich aber um eine nicht gatlungsgemäße, die keine Beziehung zum Erfindungsgegenstand hat, denn der Müllverbrennungsofen nach der GB-PS 2 02 940 weist keinen Aufgabeabschnitt auf, in dessen stromseitigen Bereich die Verbrennungsgase abgezogen werden könnten, sondern der bekannte Müllverbrennungsofen ist vielmehr über seine ganze Länge zylindrisch ausgebildet und weist weder einen Kühlmantel zur Zirkulation von Kühlluft im Bereich der Abzugsöffnung noch Absperrmittel in Zuführkanälen für die Verbrennungsluft auf.

Es ist weiterhin an sich bekannt, bei einer nicht gattungsgemäßen Vorrichtung zur thermischen Verarbeitung von Müll od. dgl., wie sie in der CH-PS 4 40 526 beschrieben ist, einen zylindrischen Drehofen, in dem die Verbrennungsgase im Gleichstrom mit den zu verbrennenden Materialien geführt sind, oszillierend anzutreiben.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung zeichen net sich dadurch aus, daß mindestens im Bereich der Abzugsöffnung ein von Kühlluft durchströmter Kühlmantel vorgesehen ist. Ein Kühlmantel ist zwar an sich aus der US-PS 36 82 11/ bekannt, dort endet der

Kühlmantel aber bevor er das Niveau der Abzugsoffnung für die Verbrennungsgase erreicht und umgibt diese auch nicht vollständig, so daß nicht, wie bei der Erfindung, eine optimale Kühlung erreicht wird.

Weiterhin sind aus der US-PS 36 82 Π 7 Absperrmitte! bekannt, mit denen der Anteil von Verbrennungsluft gesteuert wird, der längs verlaufende Versorgungskanäle durchströmt, wobei aber diese bekannten Absperrmittel manuell, voneinander unabhängig und lediglich nur in Abhängigkeit von den jeweils zu behandelnden Abfällen ein für allemal eingestellt werden.

Im Gegensatz zu diesen bekannten Absperrmitteln ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Kühlluft unter Steuerung durch Absperrmitte! vor dem Einlaß in den Verbrennungsabschnitt Längskanäle durchströmt, wobei die Absperrmittel bei jedem Oszillationshub der Brennkammer betätigbar sind und daß die Absperrmittel nach Maßgabe nur eines Abschnitts der oszillierenden Bewegung df Brennkammer betätigbar sind. Durch diese Ausgestaltung kann also die Einstellung der Absperrmittel optimal an die jeweiligen Betriebsverhältnisse angepaßt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 ein Ablaufdiagramm der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreichten Verbrennung;

F i g. 2 ein Längsschnitt der wesentlichen Teile einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Zunächst sei der Ablauf anhand des Diagramms der F i g. 1 erläutert. Die Abfälle oder minderwertigen*» Brennstoffe werden in eine Brennkammer 10 eingegeben, die eine Längsachse 11 besitzt und die von oben nach unten — in Richtung der mit Pfeil /'angedeuteten Fortbewegung der Abfälle — einen ersten Abschnitt oder Aufgabeabschnitt 12 von im wesentlichen zylindrischer Form aufweist, der an seinem Ende durch eine Stirnwand 13 mit einer Zugabeöffnung 14 für die festen Abfälle verschlojsen ist. An diesen Abschnitt schließt koaxial ein kegelstumpfförmiger Abschnitt oder Verbrennungsabschnitt 15 an, der so angeordnet ist, daß die Fortbewegungsgeschwindigkeit aller Abfälle während ihres Durchgangs durch diesen Abschnitt annähernd gleich ist. An den Verbrennungsabschnitt 15 schließt sich ein zweiter zylindrischer Abschnitt 16 mit geringerem Querschnitt als der Abschnitt 12 koaxial an. Ein nicht dargestellter Antrieb verleiht der Brennkammer 10 eine oszi'lierende Bewegung um ihre Achse 11, wie dies schematisch mit dem Doppelpfeil s, s'in F i g. 1 angedeutet ist. Diese alternierende Rotationsbewegung um die Achse 11 bewirkt die Fortbewegung der Abfälle auf dem Boden der Brennkammer zwischen der Zugabeöffnung 14 und dem unteren F.nde der Brennkammer, unterhalb der ein Aschenkasten 17 vorgesehen ist.

Abfälle oder Brennstoffe in fester Form werden in die Brennkammer 10 durch geeignete Mittel, beispielsweise mittels eines Schiebers, einer Schnecke, einem Rütteltisch oder ähnlichem zugeführt, während puiverförmige oder flüssige Abfälle und Brennstoffe mittels einer Sprüheinrichtung od. dgl. in die Brennkammer eingespeist werden. Die Einspeisung kann dabei gemäß Pfeil / am oberen Ende erfolgen, wobei die Eingabe in diese Zone, die besonders vorteilhaft bei flüssigen Abfällen mit erhöhtem Heizwert ist, derart stattfinden, daß die Abfälle die Nähe des oberen Endes der Brennkammer erreichen.

Im oberen Bereich des Aufgabeabschnitts 12 der Brennkammer 10 ist eine Abzugsoffnung 18 für einen Teil der heißen Brenngase vorgesehen, die über einen Kanal 19 in eine Nachverbrennungskammer 21 strömen. Dem Kanal 19 ist ein Mengenregler 25 und ein Gasfcjpderer 20 zugeordnet Im oberen Bereich der Nach verbrennungskammer 21 ist ein Austritt 22 in den Kamin unter Zwischenschaltung von nicht gezeigten Entstaubern, wie Zyklonen od. dgl. vo-gesehen, während im unteren Bereich ein Aschenkasten 23 zum Auffangen der in den heißen Gasen schwebenden Partikel vorgesehen ist. Diesen heißen Gasen kann eine Zirkulationsbewegung mit geringer Geschwindigkeit am Ende der Kammer 21 erteilt werden, wenn deren Form so gewählt ist, daß ein Entspannungsvolumen für das Gas entsteht, so daß die in ihm enthaltenen festen Partikel agglomerieren und in den Aschenkasten 23 fallen können.

Ein Teil der Brenngase kann am unteren Ende der Brennkammer 10 oberhalb des Aschenkastens 17 durch einen schematisch mit 24 angedeuteten Kamin abgezogen werden. Auch in diesem kann ein Mengenregler 25 angeordnet sein, um abhängig von den zu verarbeitenden Abfällen und der Prozeßführung die Brenngase aus der Brennkammer 10 im Gleichstrom oder im Gegenstrom in regelbarem Verhältnis abzuziehen.

In dem Kanal 19 bzw. im Kamin 24 sind Mittel vorgesehen, um den durch die Abzugsoffnung 18 und/oder den Kamin 24 strömenden Brenngasen Stoffe zuzuführen, die mit den Gasen im Sinne einer chemischen Neutralisation reagieren oder um ihre physikalischen Eigenschaften, wie Feuchtigkeit, Temperatur etc. zu ändern. Die Zugabe dieser Mittel ist mit den Pfeilen 26 und 27 angedeutet.

Die zu verarbeitenden Abfälle werden in der Brennkammer zunächst durch deren oszillierende Drehbewegung mechanisch vorbehandelt. Daran schließt sich eine thermische und/oder chemische Vorbehandlung, insbesondere eine Pyrolyse, an, die insbesondere in der in Fig. 1 mit I bezeichneten Zone der Brennkammer, d. h. im wesentlichen im ersten zylindrischen Aufgabeabschnitt 12 erfolgt.

Nach dieser Vorbehandlung wandern die Abfälle aufgrund der oszillierenden Bewegung um die Achse 11 der Brennkammer in Richtung des Pfeils f durch die Zone II hindurch. In dieser Zone wird von außerhalb der Brennkammer, wie dies schematisch mit den Pfeilen 30 angedeutet ist, Brenngas zugeführt, das im allgemeinen aus vorgewärmter Luft besteht und die Abfälle nach Entzündung verbrennt.

Die Verbrennungsrückstände, z. B. Asche, werden in den Aschenkasten 17 ausgetragen, während die Abgase aus der Zelle durch die Abzugsoffnung 18 und den Kamin 24 abgezogen werden. Das Mengenverhältnis dieser abgezogenen Gase kann in Abhängigkeit von der Art der Abfälle geregelt werden. Die Abgase werden dann einer Nachverbrennung in der Kammer 21 unterworfen, von wo sie nach Durchtritt durch Entstauber od. dgl. in die Atmosphäre entweichen, während die Asche in dem Aschenkasten 23 aufgefangen wird.

In der F i g. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Bei dieser weist die Brennkammer 150 in Richtung der Fortbewegung der Abfälle d gemäß Pfeil f einen Aufgabeabschnitt 151 von im wesentlichen zylindrischer Form, einen Verbrennungsabschnitt 152 und am Ende einen zylindrischen Abschnitt 153 auf, der in einem Aschenkasten 154 mündet. Der Antrieb der Brennkam-

mer im Sinne einer Oszillationsbewegung um ihre Längsachse kann durch eine Einrichtung 155 erfolgen, wobei der Drehwinkel beispielsweise im Bereich von 210° liegt.

Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist der Aufgabeabschnitt 151 nahe dessen stromabwärtigem Ende mit einer Abzugsöffnung 156 versehen. Die öffnung 156, die ciwa bei einem Drittel der Gesamtlänge der Kammer vom oberen Ende her gesehen angeordnet ist, ist von einer Haube 157 unter Zwischenschaltung von Dichtungen 158 zwischen der Kammer und der Haube überdeckt. Die Haube 157 ist mit einer Leitung 159 verbunden, die zu der Nachverbrennungskammer 160 führt. Im Boden dieser Kammer ist eine Vorrichtung 162 zum Abziehen des Staubs vorgesehen, während im oberen Teil eine Abzugsleitung IbI angeschlossen ist.

Die Brennkammer 150 weist einen äußeren Mantel 170 und eine feuerfeste Auskleidung 171, z. B. aus Beton auf, die aus Platten 172 und 173 besteht. Die Platten 172 von denen einige mit Querkanälen 176 versehen sind, weisen an ihrer Außenfläche an den Längsseiten Rippen auf, während die Platten 173 keine Rippen aufweisen. Die Platten 173 bedecken die Innenseite der Brennkammer über deren gesamte Länge in einem Bogenwinkel von etwa 75° beiderseits der Mittellängsachse der Abzugsöffnung 156, während die Platten 172, die gleichfalls über die gesamte Länge der Brennkammer angeordnet sind, einen Bogenwinkel von etwa 210° einschließen. Der kegelstumpfförmige Abschnitt der Brennkammer ist von den Platten 172 mit Querkanälen 176 ausgekleidet, während der Abschnitt 151 der Brennkammer mit nicht perforierten Platten 172 bis zu einem Windkasten 180 belegt ist, der Teil der Brennkammer ist und in der Nähe des oberen Endes desselben angeordnet ist.

Die Platten 172 und 173 sind durch einen mdallischen Stützmantel 181 gehalten, der zur Bildung der Abzugsöffnung 156 ausgespart ist und außerdem eine Vielzahl von Öffnungen 182 im Bereich des Windkastens 180 aufweist. Die Winkelanordnung und Anzahl der Öffnungen 182 entsprechen den Längskanälen 181, die von der Außenfläche der Platten, der Innenfläche des Stützmantels und den fluchtenden Rippen der Platten 172 gebildet und umgrenzt sind. Gegebenenfalls können zusätzlich Stege zum Festlegen der feuerfesten Auskleidung an dem Stützmantel vorgesehen sein.

Dem Windkasten 180, der durch mit den Rippen fluchtende Längswände in mehrere Kanäle unterteilt ist, ist an seiner — in F i g. 2 linken — Stirnseite eine ringförmige, mit der Brennkammer nicht verbundene Blende 184 zugeordnet, deren innerer Durchmesser gleich ist uciTi DüfChmcSScf ucS StütZmäntciS 182 im Bereich des Windkastens und dessen Außendurchmesser größer ist als derjenige des Metallmantels 170 im Bereich des Windkastens, so daß die Blende einen über die Außenfläche der Brennkammer 150 hervorragenden Kranz bildet. Die Blende weist an ihrem überragenden Kranz einen radialen Finger zum Betätigen der Blende auf.

Das geschlossene Gehäuse 190 zwischen dem äußeren Metallmantel 170 und dem Stützmantel 181, das sich von einem zum anderen Ende der Brennkammer erstreckt, kann unterhalb des Windkastens 180 über eine Klappeneinrichtung 191 zur Atmosphäre hin offen sein. Die Brenn- und/oder Kühlgase werden am unteren Ende der Brennkammer über einen Kanal 192 zugeführt der in eine Ringleitung 193 unter Zwischenschaltung von schematisch angedeuteten Dichtungen 194 ausmündet.

Die Brennkammer wird in eine Oszillationsbewegung um ihre Längsachse versetzt, bei der eine Anfangsstel-■j lung die Abzugsöffnung 156 in der am Ende der Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn erreichten Stellung steht. In dieser Lage nehmen die Abfälle, die den Boden der Brennkammer bedecken, eine entsprechende dem Böschungswinkel geneigte freie Oberfläche ίο ein. Die Blende 184, deren Lage durch die Berührung des erwähnten Fingers gegen einen festen Anschlag bestimmt ist, befindet sich mit ihrer ringförmigen Aussparung annähernd gegenüber der Masse des Abfalls. Die durch die Leitung 192 zugeführte Luft strömt durch das Gehäuse 190 und dringt bei geschlossener Klappe 191 in die Kanäle des Windkastens 180 ein, soweit diese durch eine ringförmige Aussparung der Blende freigegeben sind. Sie tritt dann durch die diesen Kanälen zugeordneten öffnungen 182 im Stützmantel und wird durch die Kanäle 183 und die Querkanäle 176 in die Abfallmasse eingeblasen.

Dann wird die Brennkammer 150 mittels des Antriebs 155 in Drehung versetzt, wobei ein versenkbarer Mitnehmer oder ein ähnliches Organ, das mit der Brennkammer verbunden ist, durch Zusammenwirken mit dem erwähnten Finger den Schirm 184 in Drehung versetzt. Die Abfälle bewegen sich mit der Brennkammer mit, jedoch ohne Relativbewegung gegenüber jener. Während etwa einer Viertelumdrehung der gleichlaufenden Bewegung von Brennkammer 150 und Blende 184 wird die Verbrennungsluft, die am unteren Ende der Brennkammer eingeführt wird und sich auf dem Weg durch das Gehäuse 190 aufwärmt, durch die gleichen Kanäle 183 und Querkanäle 176, wie zuvor beschrieben, eingebiasen.

Nach einer weiteren Viertelumdrehung kommt der Finger dann in Kontakt mit einem zweiten festen Anschlag, der mit Bezug auf die vertikale Längsmittelebene der Vorrichtung gegenüber dem vorerwähnten to Anschlag symmetrisch angeordnet ist. Während dieser Drehbewegung werden die Abfälle ohne Relativbewegung gegenüber der Brennkammer 150 soweit verlagert, daß ihre freie Oberfläche praktisch symmetrisch zu der Lage in der Anfangsstellung hinsichtlich der Längsmittelebene der Vorrichtung verläuft.

Bei Fortsetzung der Drehbewegung der Brennkammer 150 bleibt die Blende 184 unbeweglich. Durch das Zusammenwirken des Fingers und des zweiten Anschlags wird ein Mitnehmer abgeklappt. Es wird durch so das Verrutschen der Abfallmassen gegenüber der feuerfesten Auskleidung eine Verlagerung erreicht, wobei nur die von den Abfällen zunehmend abgedeckten QucrkaiiäJc 176 iViii Verbrennungsluft VcfSöfgi werden, die durch die Kanäle 183, die Öffnung 182 und die Leitungen, die an der ringförmigen Aussparung der jetzt stationären Blende 184 vorbeiwandern, strömt

Soll hingegen bei bestimmten Abfällen, z. B. qualitativ besseren Abfällen die Verbrennungsluft nicht eingeblasen werden, so kann die Blende 184 in eine solche Stellung gebracht werden, daß die Kanäle 183 nicht mehr versorgt werden, so daß der Windkasten 182 außer Betrieb gesetzt ist. Bei dieser Verwendungsart können die Klappen 191 geöffnet werden und die in die Leitung 192 einströmende Luft kann dann zur Abführung der in der oszillierenden Brennkammer 150 erzeugten Wärme dienen.

Bei der Verarbeitung von Abfällen mit mittlerem Heizwert kann gleichzeitig die Klappe 191 geöffnet und

die Blende 184 in einer Mittellage eingestellt werden, um einerseits einen Wärmeaustausch zu ermöglichen, andererseits in einem gewünschten Verhältnis Luft über die Kanäle 183 und die Querkanäle 176 in die Abfallmasse während der Verarbeitung einzublasen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verbrennen von Müll, Abfällen od. dgl., mit einer Brennkammer mit einem einem Verbrennungsabschnitt der Brennkammer vorgeschalteten und mit dem Verbrennungsabschnitt fest verbundenen Aufgabeabschnitt sowie mit einer an der Oberseite des Aufgabeabschnitts angeordneten Abzugsöffnung für die Verbrennungsgase, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (10) in einer den Müll fortbewegenden oszillierenden Drehbewegung angetrieben ist und daß die Abzugsöffnung (18, 156) im bezüglich der Durchlaufrichtung des Mülls stromabseitigen Bereich des Aufgabeabschnitts (12,151) angeordnet ist und unmittelbar in den Aufgabeabschnitt(12,151) mündet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsöffnung (18, 156) ungefähr bei einem Drittel der Länge der Brennkammer (10) gerechnet vom stromaufseitigen Ende, angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens im Bereich der Abzugsöffnung (18, 156) ein von Kühlluft durchströmter Kühlmantel vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft unter Steuerung durch Absperrmittel vor dem Einlaß in den Verbrennungsabschnitt (15, 152) Längskanäle durchströmt, wobei die Absperrmittel bei jedem Oszillationshub der Brennkammer (10) betätigbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrmittel nach Maßgabe nur eines Abschnitts der oszillierenden Bewegung der Brennkammer (10) betätigbar sind.