DE3101973C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungsanlage für schwer brennbare Gummi- und Kunststoff-Abfälle zum Zwecke der Dampferzeugung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Es ist eine bekannte Tatsache, daß die Beseitigung und/oder Verwertung von abgefahrenen Autoreifen, sog. Altrei­ fen, erhebliche Probleme aufwirft, weil sich bei zentralen Großanlagen Transportprobleme ergeben und kleine bzw. mittelgroße Verbrennungsanlagen zur vollständigen sauberen Verbrennung der u. U. voluminösen Altreifen nicht geeignet sind. Bei den bekannten Verbrennungsverfahren entwickeln sich große Rauchgasmengen mit unverbrannten Kohlenwasser­ stoffen, Ruß und auch Schwermetallen, deren Beseitigung nur in speziellen Aufbereitungsanlagen erfolgen kann.

Aus der DE-OS 22 20 998 ist eine gattungsgemäße Verbren­ nungsanlage bekannt, die speziell zur Verbrennung von Gummi und ähnlichen Abfallstoffen ausgelegt ist. Die Alt­ reifen werden bis zu Stückgrößen von maximal 50 mm zer­ kleinert und in einem Wirbelbett aus inertem Material, z. B. aus feinkörnigem Sand, bei Temperaturen von ca. 900°C ausgebrannt. Die Bemessung des thermischen Reaktors und die Dosierung des relativ grobstückigen Gummiabfalls sowie der Verbrennungsluft werden so gesteuert, daß eine vollständige Verbrennung gewährleistet werden soll und keine gasförmigen Zersetzungsprodukte zusammen mit den Rauchgasen austreten. Zur Vermeidung von höheren Tempe­ raturen im Reaktor sind besondere Kühlmaßnahmen, z. B. der partielle Austausch des Inertmaterials, vorgesehen.

Aus der DE-OS 23 45 640 ist eine Vorrichtung zum Verbren­ nen von festem Abfall aus Industrie und Haushalten ver­ schiedenster Art, wie Papier, Müll, Holzabfall, usw. sowie daneben auch von Öl, Farbabfällen, Tankreinigungsabfällen und anderen Flüssigkeiten bekannt, bei welcher das Abfall­ material zerkleinert wird und mittels eines Gebläses zu­ sammen mit Luft in eine zylindrische Verbrennungskammer tangential eingeführt wird. Die von einem Gebläse zur Ver­ brennungskammer führende Einlaßleitung versetzt die von der Luft mitgerissenen Abfälle in der Verbrennungskammer in eine Wirbelbewegung, wobei ein gekühltes Ventil vor­ gesehen ist, um einen Rückschlag der Flammen und/oder von heißen Verbrennungsgasen durch die Einlaßleitung hindurch zu verhindern. Diese Anlage ist zur effektiven Verbrennung von kleineren Mengen von ausschließlich Gummigranulat nicht ohne weiteres geeignet, weil in dem Verbrennungsofen allein ein vollständiges Ausbrennen der vergleichsweise schwer brennbaren Gummipartikel nicht sichergestellt wer­ den kann.

Aus der GB-PS 11 85 361 ist eine Verbrennungsanlage für kommunalen oder industriellen Müll bekannt, bei welcher der ggfs. vorzerkleinerte Müll über ein Gebläse in einen trichterförmigen Sammelbehälter gefördert und aus diesem über eine Zellenradschleuse und ein weiteres Gebläse tan­ gential in einen Ofen eingeführt wird. Der zylindrische Verbrennungsofen ist gleichachsig an einen ebenfalls zylindrischen Kessel zur Dampferzeugung angeschlossen. Im Bedarfsfall kann im Verbrennungsofen Öl oder Brenngas zu­ sätzlich verbrannt werden, das über einen in der Stirnwand zentral angeordneten Zusatzbrenner zugeführt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbrennungsanlage für schwer brennbare Gummi- und Kunststoffabfälle zu schaffen, mit der kleinere Mengen derartiger Abfälle beseitigt und in verwertbare Energie umgesetzt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentan­ spruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Verbrennungsanlage ist für die Ver­ wertung von Altreifen in Runderneuerungswerkstätten o. dgl. ausgelegt, in denen Gummiabfälle in Mengen von 50 bis einigen 100 kg/h in Form von feinem Gummipulver und etwa 1 bis 2 cm langen Gummistreifen anfallen. In der erfindungs­ gemäßen Verbrennungsanlage wird der Gummiabfall zu einem Granulat mit einer maximalen Teilchengröße von 1,5 bis 2 mm vermahlen und über ein Gebläse in den Verbrennungs­ ofen eingeblasen, in welchem das feinzerkleinerte Granulat durch im Kreislauf rückgeführte Verbrennungsluft gezündet und verbrannt wird. Die Verbrennung des Granulats erfolgt bei starker Verwirbelung und relativ hoher Temperatur von 1200 bis 1300°C, wobei die Zugabe der Verbrennungsluft über eine Luftklappeneinheit gesteuert wird, die auch eine Rückführung von heißem Verbrennungsgas zur Primärzone er­ laubt, um dadurch eine wirksame Zündung und die Endver­ brennung des Granulats zu beschleunigen. Da der Verbren­ nungsofen tangential an den Unterabschnitt des Kessels an­ geschlossen ist, werden die aus dem Verbrennungsofen in den Kessel eingeführten Verbrennungsgase in eine Rota­ tions- bzw. Wirbelbewegung versetzt, durch die eine End­ verbrennung von verbliebenem Ruß und größeren Granulat­ teilchen sichergestellt wird. Infolge der hohen Verbren­ nungstemperatur kann ein kleinerer Kessel als in einer herkömmlichen Gummiverbrennungsanlage für die gleiche ef­ fektive Ausgangsleistung eingesetzt werden.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Er­ findung sind Gegenstand der Unteransprüche. Durch die Ausbildung des Mischsiebes in Form einer Sanduhr kann der Zusatzbrenner und das vom gemahlenen Abfallgut und der Förderluft beaufschlagte Verteilerrohr in die obere Sieb­ öffnung ausmünden. Die mittige Einschnürung des sand­ uhrförmig ausgebildeten Mischsiebes 18 verhindert, daß die in seinem Innenraum eingetragenen Gummipartikel durch die wirkenden Zentrifugalkräfte abgeschleudert werden. Die tangential eingeführte Verbrennungsluft kann durch die Leitelemente in einer gewünschten Weise nach radial ein­ wärts gelenkt werden, so daß ein durch das Mischsieb hin­ durchgehender Luftwirbel entsteht, welcher für eine innige Vermischung der feingemahlenen Gummiabfälle mit der vorge­ wärmten Verbrennungsluft sorgt. Die Suspension aus Abfall­ partikeln, Förderluft und Verbrennungsluft strömt durch die untere Öffnung des Siebes in den Verbrennungsofen, wobei sich in diesem ein wendelförmiger Flugstrom aus­ bildet. Die Zündung dieser Suspension erfolgt beim Einströmen durch den Brenner bzw. nach längerem Betrieb durch Selbstzündung. Die wendelförmige Flugbahn der ein­ zelnen Abfallpartikeln im Verbrennungsofen ist ausreichend lang, um eine nahezu vollständige Verbrennung sicherzu­ stellen. Wesentlich beim erfindungsgemäßen Vorgehen ist die direkte Abführung der noch gewisse Anteile an unver­ brannten Substanzen enthaltenden Verbrennungsgase bei Temperaturen von 1200°C in den Dampferzeuger, und zwar in tangentialer Einströmrichtung, was die Ausbildung eines wendelförmigen Gasstroms auch in dem Dampferzeuger zur Folge hat. Dieser Dampferzeuger fungiert somit einmal als Nachbrenner und zum anderen zur Energieumsetzung mit gleichzeitiger Abkühlung der Verbrennungsgase.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung ausführlich erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Verbrennungsanlage für Abfallgummi in perspek­ tivischer Darstellung und

Fig. 2 einen Verbrennungsofen im Axialschnitt.

Bei der Anlage nach Fig. 1 werden Gummiabfälle von einem Gebläse aus einem - nicht dargestellten - Zerkleinerer durch eine Leitung 1 in einen Zyklon 2 gefördert und in einem Silo 3 gesammelt. Der von einem Schneckenförderer 4 partienweise zu einem Mahlwerk 5 geförderte vorzerklei­ nerte Gummiabfall wird auf eine Korngröße von höchstens 1,5-2 mm feinzerkleinert.

Das Gummigranulat wird aus dem Mahlwerk 5 durch ein Ge­ bläse 6 in einen Verbrennungsofen 7 gefördert. Das Gum­ migranulat wird in dem Ofen 7 entzündet und dort gehalten, bis die Endverbrennung bevorsteht. Der Ofen 7 ist tangential am Unterende eines Dampfkessels 9 angeordnet, in welchem die heißen Verbrennungsprodukte in einem rotie­ renden Wirbel vollständig ausbrennen. Eine Steuereinheit 11 kontrolliert ein Primär- und ein Sekundärbrenn­ stoffsystem 10 sowie die Veraschung des Gummigranulats. Die heißen Abgase erzeugten Dampf und werden mit einer Temperatur von 200°C in eine Abgasaufbereitungseinheit 12 abgeführt.

In der Abgasaufbereitungseinheit 12 wird das Abgas von einem Gebläse 13 durch einen Staubabscheider gesaugt. Die Verbrennungsgase werden mittels einer saugseitigen Klappe dosiert, und das entstaubte Verbrennungsgas wird durch einen Schornstein 14 abgeführt.

In den in Fig. 2 dargestellten Verbrennungsofen 7 wird das Gummigranulat durch einen Verteiler 15 eingeblasen, und in einem Kühlmantel 21 des Ofens 7 vorgewärmte Verbrennungs­ luft wird mit einem Druck von ca. 1400 mm WS tangential durch eine Leitung 16 zugeführt. Die Luft wird von Leit­ elementen 17 in eine rotierende Bewegung um ein sanduhr­ förmig ausgebildetes Mischsieb 18 versetzt. Das Gummi­ granulat und die zugeführte Verbrennungsluft werden in dem Sieb 18 vermischt, und das Gemisch durchströmt den Ver­ brennungsofen 7 in einer wendelförmigen Bahn 19. Da der Verteiler 15 nahe der Ofenachse angeordnet ist, werden die leichteren Teilchen in die wendelförmige Bewegung mitge­ nommen, während die schwereren Teilchen direkt zur Rück­ flußzone gelangen. Dadurch werden sie entzündet und ver­ brennen auf eine solche Größe, daß sie ebenfalls in die wendelförmige Bewegung mitgenommen werden können. Somit wird eine selektive Verteilung des Pulvers erzielt. Ein Ölbrenner 8, ein Zündbrenner und ein Flammenwächter führen in das Mischsieb 18. Die Gummiabfälle werden von der heißen Flamme unmittelbar unterhalb des Rands des Siebs entzündet und verbleiben auf Grund ihres wendelförmigen Bewegungsablaufs relativ lang im Verbrennungsofen 7. Das Verbrennungsgas wird durch die Öffnung 20 ausgeblasen und tangential in den Unterabschnitt des Kessels 9 eingeführt, in welchem die Endverbrennung der noch unverbrannten Ma­ terialanteile in einer wendelförmigen Strömungsbahn er­ folgt.

Eine in der Praxis eingesetzte Anlage hatte folgende Da­ ten:

Abfallsilo|2,7 m³
Mahlwerk	100 kg/h, 4 kW
Transportgebläse	600 mm WS, 4 kW
Gummipulver	9500 kcal/kg; ca. 40 kg/h nom wurden bei Vollast als Brennstoff in dem Ofen eingesetzt.

Das in den Kessel einströmende Verbrennungsgas hatte eine Eintrittstemperatur von 1200°C und eine Austrittstempe­ ratur von 200°C, einen Überdruck von 6 bar, und erzeugte 500 kg/h Sattdampf.

Das Gebläse lieferte einen Druck von ca. 1400 mm WS mit einer Leistung von 800 m³/h. Das Verbrennungsgas wurde in der Filtereinrichtung 12 mit acht Zyklonen aufbereitet und konnte dann durch den ca. 15 m hohen Schornstein 14 abge­ führt werden.

Bei der Verbrennung von Gummigranutal werden zuerst das Verbrennungsgas-Gebläse und anschließend die Primär- und Sekundär-Ölbrenner angefahren. Nach einer kurzen Aufheiz­ periode werden der Silo-Vibrator, der Schneckenförderer 4 und das Mahlwerk 5 zusammen mit dem Gebläse 6 eingeschal­ tet. Mit dem Beginn der Granulateinspeisung in den Ver­ brennungsofen 7 kann der Ölbrenner abgeschaltet werden. Die Verbrennung wird fortgesetzt, bis der maximale Be­ triebsdruck des Dampfs erreicht ist, wonach die auto­ matische Steuerung den Vibrator, den Schneckenförderer und das Mahlwerk abschaltet und den Ölbrenner einschaltet, so daß der Druck aufrechterhalten wird. Wenn kein Dampf ver­ braucht wird, wird der Brenner vollständig abgeschaltet.

Damit der Ölbrenner beim Betrieb der Werkstatt einsetzbar ist und entweder ausschließlich oder hauptsächlich mit Heizöl arbeiten kann, wenn die Abfallgummimenge nicht aus­ reicht, hat der Ölbrenner zwei einstellbare Positionen, die durch elektrische Absperrorgane in Abhängigkeit vom Dampfdruck bestimmt werden. Die Anlage weist sowohl manuelle als auch automatische Steuermittel auf, die sämtlich von einem Steuerkasten aus aktivierbar sind, der Leistungsschalter, Schaltschütze, Signalleuchten, Warn­ leuchten und Notschalter enthält.

Die Umschaltung zwischen Vollast und Teillast erfolgt mit Druckwächtern an dem Kessel, die ein Magnetventil öffnen und schließen, woraufhin eine Drosselung der Ölzufuhr stattfindet. Eine Zweigleitung mit einer Teillastdrossel ist parallel mit dem Magnetventil gekoppelt. Eine luft­ geregelte Ein-Aus-Klappe mit verstellbaren Endlagen be­ stimmt die Verbrennungsluftmenge für Vollast- bzw. Teil­ lastbetrieb.

Die Umschaltung zwischen reiner Ölverbrennung und Ver­ brennung mit Abfallgummi erfolgt durch einen Schalter im Steuerkasten. Der Kesseldruck bestimmt den Vollast- und den Teillastbetrieb des Ofens, wobei für den Vollastbe­ trieb die Gummiverarbeitungsanlage angefahren wird.

Claims (5)

1. Verbrennungsanlage für schwer brennbare Gummi- und Kunststoff-Abfälle zum Zwecke der Dampferzeugung, be­ stehend
aus einem Vorzerkleinerer für die grobstückigen Ab­ fälle,
aus einem Verbrennungsofen mit Einrichtungen zur Ver­ wirbelung der zerkleinerten Abfälle mit der Verbren­ nungsluft und
aus einem von den heißen Verbrennungsgasen beheizten Dampferzeuger,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein mit dem vorzerkleinerten Abfallgranulat be­ schicktes Mahlwerk (5) austragsseitig über ein Förder­ gebläse (6) mit einem in einer Stirnwand des Verbren­ nungsofens (7) angeordneten Verteiler (15) verbunden ist, dem ein tangential einmündender Verbrennungs­ luftstutzen (16), ein zentraler Zusatzbrenner (8) und ein Mischsieb (18) zugeordnet sind,
daß der zentrale Auslaß (20) in der gegenüberliegenden Ofenstirnwand tangential an dem Dampferzeuger (9) ange­ schlossen ist und
daß dem Dampferzeuger (9) eine Rauchgasreinigung (12) mit einem Rauchgasgebläse (13) nachgeordnet sind.

2. Verbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischsieb (18) sanduhrförmig ausgebildet und von Leitelementen (17) zur Erzeugung eines rotierenden Verbrennungsluftstroms umgeben ist.

3. Verbrennungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in das Mischsieb (18) der Zusatzbrenner (8), ein Zündbrenner sowie ein Flammenwächter eingeführt sind.

4. Verbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsofen (7) von einem von der Verbren­ nungsluft durchströmten Mantel (21) umgeben ist.

5. Verbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsofen an seinem Auslaß (20) eine Drosselvorrichtung aufweist.