DE69203647T2 - Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Zersetzung von umweltbelastenden Abfällen. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einheit zur Veraschung oder die thermischen Zersetzung von fluiden Abfallmaterialien, insbesondere verschmutzenden industriellen Abfällen, die in flüssigem oder gasförmigem Zustand vorliegen können, wobei es gleichzeitig möglich ist, Wärme für technologische Anwendungen oder für andere Verwendungen zu wiederzugewinnen. Ein solches Verfahren und eine solche Einheit sind aus der GB-A-1 465 310 bekannt.
• Wie bekannt ist, entstehen bei vielen industriellen Verfahren abzugebende (austretende), flüssige oder gasförmige Abfallmaterialien oder Abfälle, die, wenn sie nicht geeignet behandelt oder entsorgt werden, schwerwiegende Gefahren für die Umwelt und den Menschen mit sich bringen. Die Beseitigung von toxischen oder gefährlichen Abfällen ist besonders kritisch, da ihr Recycling oder ihre Beseitigung auf einer kontrollierten Deponie häuf ig als unmöglich oder nicht ratsam angesehen wird.
• Aus diesen und anderen Gründen sind verschiedene physikalische, chemische oder biologische Behandlungssysteme für die Beseitigung von Abfällen entwickelt worden, die zu zahlreichen Anlagenkonstruktions- und Verfahrenslösungen geführt haben.
• Die Auswahl der Art der Entsorgungsanlage und des Entsorgungsverfahrens hängt im allgemeinen zusätzlich zu der Berücksichtigung einer wirtschaftlichen und umweltverträglichen Natur von der Art des Abfalls ab.
• Es sind auch Systeme für die thermische Zersetzung von Abfällen entwickelt worden, in denen die Abfälle mittels einer großen Menge thermische Energie dekontaminiert werden können, um so den Bruch der komplexen Molekularbindungen zu verursachen und eine totale Oxidation sowie einfachere Moleküle oder Substanzen erhalten, die für den Menschen harmlos sind und die Umwelt nicht schädigen.
• Aus diesen Gründen sind verschiedene Systeme für die thermische Zersetzung von fluiden Abfällen vorgeschlagen worden, bei denen die Abfälle im gasförmigen oder pulverisierten Zustand in eine Veraschungsanlage eingeführt werden, wo sie auf ein hohes Temperaturniveau erhitzt werden und bei dieser Temperatur für eine Verweilzeit gehalten werden, die ausreicht, um ihre totale Zersetzung zu verursachen.
• Es sind insbesondere Anlagen mit einer einzigen Verbrennungskammer entwickelt worden, in die der Abfall in einem gasförmigen oder pulverisierten Zustand eingespritzt und mit der Flamme eines Brenners behandelt wird, die seine Temperatur schnell auf den erforderlichen Wert steigert. Im allgemeinen stellt die Verwendung einer einzigen Verbrennungskammer kein ausreichendes Vermischen der Verbrennungsgase mit dem gasförmigen oder flüssigen, pulverisierten Abfall oder die totale Zerstörung desselben sicher, so daß ein erhebliches Risiko der Emission von unverbrannten oder unvollständig zerstörten Teilen besteht, die von den Verbrennungsabgasen mitgerissen und zusammen mit diesen emittiert werden können, wodurch die Umwelt verschmutzt wird.
• Darüber hinaus kann eine unvollständige Verbrennung von Abfällen oder eine Verbrennung davon bei nicht ausreichend hohen Temperaturen oder eine unzureichende Verweilzeit bei dieser Temperatur in jedem Fall das Risiko der Emission von toxischen oder gefährlichen Substanzen wie Dioxin und Furane mit sich bringen, wobei es sich um ein Risiko handelt, das auf alle Fälle beseitigt oder auf insgesamt unsignifikante Niveaus verringert werden muß, die unterhalb einer absolut einzuhaltenden Schwellengrenze liegen.
• Es sind auch thermische Zersetzungsanlagen entwickelt worden, die mehrere Verbrennungskammern aufweisen, die durch verschiedene Sektionen gebildet werden, die in Reihen verbunden sind und eine primäre Verbrennungskammer umfassen, in der der Abfall mit der Flamme eines Brenners geflammt wird, um ihn auf ein erstes Temperaturniveau zu bringen, woran anschließend eine Nach-Verbrennungskammer folgt, in der die Rauchgase aus der ersten Verbrennungskammer mittels eines zweiten Brenners weiter auf ein zweites Temperaturniveau erhitzt werden, das so hoch ist wie oder höher ist als die Temperatur der thermischen Zersetzung. Der Nach-Verbrennungsabschnitt ist wiederum mit einer Verweilkammer verbunden, in der die Gase einen vorgegebenen Zeitraum bei der Temperatur der thermischen Zersetzung verbleiben, bevor sie direkt oder durch ein Wärmeregenerationssystem zum Schornstein geschickt werden.
• Es ist daher eine ähnliche Anlage auf dieser Basis entwickelt worden, bei der die verschiedenen Abschnitte miteinander in Reihe verbunden sind, wobei auf diese Weise ein Mehrbetriebseinheitssystem mit beträchtlichen Gesamtabmessungen gebildet worden ist, das schwieriger zu kontrollieren ist und lange Laufzeiten erfordert. Darüber hinaus haben sich diese Anlagen vom Standpunkt der thermische Effizienz und Abfallzerstörungseffizienz nicht immer als ausreichend oder brauchbar erwiesen.
• Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren und eine Einheit zur thermischen Zersetzung von fluiden Abfällen, welche so ausgelegt sind, daß eine hohe thermische und Abfallzerstörungseffizienz erreicht wird, vorausgesetzt, daß die Verbrennungsgase nicht nur insgesamt sondern auch an speziellen Punkten auf ihrem Weg in einem hochturbulenten Zustand gehalten werden. Auf diese Weise wird die Emission von unverbrannten Teilen und/oder gefährlichen Substanzen aufgrund von unvollständiger Verbrennung vermieden.
• Ferner liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur thermischen Zersetzung von austretenden, verschmutzenden, industriellen Abfallmaterialien, das kleine Volumen an Luft erfordert und das Erreichen hoher Temperaturen ermöglicht, wobei eine monolithisch aufgebaute Zerstörungseinheit mit kleinen Gesamtabmessungen und relativ kleinem Volumen verwendet wird.
• Die vorliegende Erfindung liefert auch ein Verfahren und eine Vorrichtung für die thermische Zersetzung von austretenden, industriellen Abfallmaterialien, wie zuvor erklärt worden ist, die Betrieb unter Druckbedingungen ermöglichen und daher leicht zu betreiben und zu kontrollieren sind.
• Die Erfindung liefert auch eine Vorrichtung zur thermischen Zersetzung von ausgestoßenen, industriellen Abfallmaterialien, in der die Umsetzung im wesentlichen unter adiabatischen Zuständen entlang eines Weges erfolgt, der im wesentlichen eine senkrechte Richtung aufweist.
• Die vorliegende Erfindung liefert eine Vorrichtung, wie sie oben definiert ist, die eine Monoblockstruktur integriert mit einem Wärmerückgewinnungsabschnitt (Regenerationsabschnitt) für die Verbrennungsgase aufweist, bevor letztere zu einem Schornstein geleitet werden, um so Druckabfälle so weit wie möglich zu verringern und den Wärmeregenerator und die gesamte Vorrichtung leicht für ihre Aufrechterhaltung zugänglich zu machen.
• Die vorliegende Erfindung liefert ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen Zersetzung von austretenden Abfallmaterialien, wie oben definiert, die es erlauben, daß die zusammen mit den Verbrennungsgasen emittierten Schmutzstoffe akkurat kontrolliert werden, wobei sie im wesentlichen unterhalb festgesetzter gesetzlicher Grenzen gehalten werden.
• Diese Vorteile der vorliegenden Erfindung können mit Hilfe eines Verfahrens und einer Vorrichtung erreicht werden, die die kennzeichnenden Merkmale der Hauptansprüche 1 und 8 umfassen.
• Die Erfindung ist im folgenden ausführlicher beschrieben, wobei auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen wird.
• Figur 1 ist eine Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die ihren Betriebsablauf veranschaulicht.
• Figur 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 in Figur 1.
• Figur 3 ist eine Kurve, die den Prozentsatz an restlichem Dioxin in den Abgasen bei verschiedenen Temperaturen der thermischen Zersetzung bei einer vorgegebenen Verweilzeit anzeigt.
• Figur 4 ist eine Kurve, die die Variation von Dioxin und Furanen bei verschiedenen Konzentrationen von Kohlenmonoxid in den Abgasen anzeigt.
• Figur 5 ist eine Längsschnittansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform.
• Figur 6 ist eine Qeurschnittsansicht entlang der Linie 6-6 in Figur 5.
• Wie in Figur 1 gezeigt ist, umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung oder Einheit zur thermischen Zersetzung von flüssigen und gasförmigen Abfallmaterialien eine primäre Verbrennungskammer 10, die eine im wesentlichen längliche, zylindrische Gestalt aufweist und senkrecht und oberhalb einer zweiten Verbrennungskammer angeordnet ist, die später beschrieben ist. Am oberen Ende der primären Verbrennungskammer 10 ist ein Hauptbrenner 11 angeordnet, der zentral angeordnet ist ebenso wie ein oder mehrere Abfalleinspritzmittel 12 für die Zuführung des Abfallmaterials oder der Abfälle 13, das/die zu zerstören sind. Wie gezeigt ist, ist die Einspritzvorrichtung 12 in einem Winkel in Relation zu dem Brenner 11 angeordnet, um so das Abfallmaterial 13 in einem pulverisierten Zustand oder in gasförmiger Form in eine geeignete Verbrennungszone in bezug auf die Flamme 14 zuzuführen.
• Unterhalb der primären Verbrennungskammer 10 ist eine intermediäre Gasreaktions- und Mischzone 17 vorhanden, in die sowohl die primäre Verbrennungskammer 10 als auch eine sekundäre Verbrennungskammer 15, die ein erheblich kleineres Volumen aufweist und die horizontal angeordnet ist und mit einem sekundären Brenner 16 ausgestattet ist, münden, um die Mischung aus Gas und Abfallmaterial, das die primäre Verbrennungskammer 10 verläßt, auf ein höheres Temperaturniveau zu bringen, das der Temperatur der thermischen Zersetzung des Abfallmaterials, wie im folgenden erklärt ist, entspricht oder höher ist.
• Die zweite Verbrennungskammer 15 mündet wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt in die Mischzone 17, die quer zu der Verbrennungskammer 10 angeordnet ist und seine Längsachse koplanar bei 90º zu der Längsachse der Hauptverbrennungskammer 10 hat, so daß der Strom der Mischung aus heißen Gasen, der die Kammer 15 in Längsrichtung verläßt, auf den herabsteigenden Hauptstrom aus Gas trifft, der aus der Hauptkammer 10 kommt, und mit letzterem gemischt wird. Die im wesentlichen in bezug auf den Hauptgasstrom quer gerichtete Stromrichtung der sekundären Verbrennungsgase ist derart, daß eine starke Durchwirbelung oder eine Turbulenzwirkung erzeugt wird, die ein intensives Mischen des Abfallmaterials und der Verbrennungsgase in der Zone 17 des Weges der Abgase verursacht, die eine intermediäre Reaktions- und Mischkammer definiert, woran sich eine Strömungsumkehrkammer (Stromumkehrkammer) 18 zur Umkehr und Verteilung der heißen Gase anschließt, die diese in eine adiabatische Verweilkammer 20 einführt, die die Hauptkammer 10 in der im folgenden beschriebenen Weise umgibt.
• Wie in Figur 1 gezeigt ist, ist die Hauptverbrennungskammer 10 mit der Mischzone 17 durch eine zentrale Öffnung oder eine Düse 19a mit verringerten Abmessungen verbunden, um so eine Beschleunigung des Gasstroms zu erzeugen, der die Kammer 10 verläßt und wiederum quer von dem Strom von heißen Gasen aus der sekundären Verbrennungskammer 15 getroffen wird, die zuvor erwähnt ist.
• Wie gezeigt ist, sind die sekundäre Verbrennungskammer 15 und die intermediäre Stromumkehrkammer 18 am unteren Ende der primären Verbrennungskammer 10 angeordnet und öffnen sich direkt in die Stromumkehrkammer 18, die in der Nähe des Bodens oder der Basis 21 der Vorrichtung angeordnet ist; auf diese Weise werden die Gesamtabmessungen und die Höhe der gesamten Vorrichtung erheblich reduziert. Darüber hinaus strömt die Mischung von Gasen aus der Mischzone 17 zu der Stromumkehrkammer 18 durch eine Düse 19b, in der die Gase aufgrund der Stromumkehr eine weitere Verwirbelungswirkung in einen turbulenten Zustand erfahren, wodurch das Ausmaß an Vermischung weiter verbessert wird. Die Umkehr- und Gasverteilungskammer 18 wiederum führt in eine Gasverweilkammer 20, in der die Gase bei der Temperatur der thermischen Zersetzung des austretenden Abfallmaterials für einen vorgegebenen Zeitraum verbleiben, der ausreicht, um die gesamte und sichere thermische Zersetzung des Abfalls zu erlauben. Die heißen Gase strömen dann aus der Verweilkammer 20 zu dem Schornstein oder durch einen Wärmerückgewinnungsabschnitt, der im folgenden veranschaulicht ist.
• Wie in Figur 1 gezeigt ist, weist die Verweilkammer 20 eine ringförmige Gestalt auf, die sich koaxial um die primäre Verbrennungskammer 10 herum und sich zumindest den größten Teil an der Kammer 10 entlang erstreckt. Auf diese Weise definiert die Kammer 20 eine adiabatische Reaktionszone, in der die aufwärtsströmenden Gase nach außen durch die feuerfesten Wände der Vorrichtung thermisch isoliert sind, und nach innen durch die gleichen Verbrennungsgase thermisch isoliert sind, die entlang der primären Verbrennungskammer 10 abwärts strömen und dazu beitragen, sie bei einer im wesentlichen konstanten Temperatur zu halten.
• Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, bilden die Verbrennungskammern 10 und 15, die Mischzone 17, die Stromumkehr- und Verteilungszone 18 und die Verweilkammer 20 insgesamt eine unter Druck stehende Umgebung, in der der Gasstrom sich entlang eines ersten abwärts gerichteten Weges nach unten aus der primären Verbrennungskammer 10 zu der Zone 18 bewegt und dann seitlich und aufwärts entlang der Verweilkammer 20 umgelenkt werden, die die primäre Verbrennungskammer vollständig umgibt.
• Das beschriebene Verfahren zur thermischen Zersetzung von austretenden Abfallmaterialien und die Arbeitsweise der Vorrichtung laufen wie folgt ab: die fluidisierten Abfälle 13 kommen aus der Einspritzdüse 12 und werden, nachdem sie in der primären Verbrennungskammer 10 verteilt worden sind, der Flamme 14 des Brenners 11 ausgesetzt, um erhitzt zu werden und auf eine hohe Temperatur gebracht zu werden, z.B. zwischen 750 und 900º, was nahe der Temperatur der thermischen Zersetzung ist.
• Aus der primären Verbrennungskammer 10 strömen die Gase in die Mischzone 17, um durch die Düse 19a beschleunigt zu werden, wo sie mit den Gasen, die aus der sekundären Verbrennungskammer 15 kommen, zusammentreffen und sich mit ihnen mischen. Aufgrund der vorgegebenen orthogonalen Anordnung der beiden Gasströme und aufgrund der Beschleunigung, die durch die Düse 19a hinsichtlich des Gasstroms aus der Hauptverbrennungskammer 10 bewirkt wird, wird ein stark turbulenter Zustand der Gase in der Mischzone 17 verursacht, der ferner durch die Düse 19b im Durchgang zu der Stromumkehrzone 18 erhöht wird. In der Zone 18 wird der Strom der Gasmischung nach aufwärts umgekehrt und mittels einer 180º Umkehr verteilt, was den turbulenten Zustand am Einlaß der ringförmigen Verweilkammer 20 vergrößert. Die Umkehr und die Verteilung des Gasstroms kann mit geeigneten Mitteln vereinfacht werden, wie beispielsweise durch Vorsehen einer konischen oder auswärts und auswärts geneigten Bodenwand, die mit 22 beziffert ist. In Kombination mit oder anstelle der konischen Wand 22 kann eine perforierte Platte 23 vorhanden sein, die die Umkehrzone 18 von der Verweilkammer 20 trennt, um so die Verteilung von Gas in der Kammer 20 homogen zu halten und das Vermischen weiter zu steigern.
• Die Turbulenzbedingungen sind damit so stark, daß sie nicht nur den Hauptstrom beeinflussen, sondern es werden auch lokale Turbulenzen an den verschiedenen Punkten der Zonen 17 und 18 erzeugt, die das Gesamtausmaß der Vermischung und damit der Bedingungen der thermischen Reaktion in dem Verfahren der thermischen Zersetzung von Abfällen verbessern.
• Daher wird die Mischung der Gase und der Abfälle in der Mischzone 17 sofort auf eine zweite Verbrennungstemperatur gebracht, die genauso hoch ist oder höher ist als die zur thermischen Zersetzung benötigte Temperatur, z.B. auf eine Temperatur zwischen 950 ºC und 1400 ºC, um zu der Verweilkammer 20 zu geleitet zu werden, nachdem sie die Umkehr- und Verteilungszone 18 durchlaufen haben.
• Nachdem es die Umkehr- und Verteilungszone 18 durchquert hat, kommt das Gas in der Verweilkammer 20 heraus, wo es aufwärts fließt und einen vorgegebenen Zeitraum lang verbleibt, bevor es den Schornstein 24 verläßt oder zu einem Wärmeregenerator 25 geführt wird.
• Die thermische Zersetzung von austretendem Abfallmaterial mittels einer doppelten Verbrennung entlang eines senkrechten Weges mit einer Mischung gekreuzter Ströme liefert mehrere Vorteile, einschließlich derjenigen, daß eine homogene Temperatur für alle Moleküle des zu zerstörenden Abfalls erreicht wird, eine Verweildauer bei der konstanten und gleichförmigen Maximaltemperatur der thermischen Zersetzung erreicht wird und ein hohes Ausmaß an Verfahrenssicherheit erzielt wird, da das Gesamtverfahren in einem unter Druck stehenden Modus abläuft. Tatsächlich macht eine Verbrennung in einer unter Druck stehenden Umgebung die Einstellung der verschiedenen Verfahrensparameter leichter und sicherer. Darüber hinaus bedeutet die Verwendung einer doppelten, Kreuzstromverbrennungskammer mit einer intermediären Mischzone gemäß der vorliegenden Erfindung, daß jeder schwere Tropfen Abfall und unverbrannte Gase notwendigerweise aus der Kammer 10 in die Zone 17 gezogen werden und regiros mit den aus der sekundären Verbrennungskammer 15 kommenden Gasen vermischt werden, bevor sie in der Umkehr- und Verteilungszone 18 und in der Verweilkammer 20 ankommen. Die starke Verwirbelung der Gase stellt daher eine totale Zerstörung der austretenden Abfallmaterialien sicher. Darüber hinaus erlaubt die Speisung der sekundären Verbrennung mit einem relativ kleinen Überschuß an Luft bei einem Wert, der kontrolliert und vorgegeben werden kann, nicht nur erhebliche Einsparungen an Wärme aufgrund der kleinen Volumen der Verbrennungsprodukte, sondern auch eine ausreichende Kontrolle der durch den Schornstein abgegebenen Rauchgase.
• Die Kurven in den Figuren 3 und 4 zeigen die Wichtigkeit der Erreichung der Aufrechterhaltung hoher Temperaturen und die Erhaltung einer vollständigen Verbrennung, wodurch weiterhin die kennzeichnenden Merkmale und Vorteile hervorgehoben werden, die mit einer Vorrichtung oder einer Zerstörungseinheit erreicht werden können, die auf Basis des erfindungsgemäßen thermischen Zersetzungsverfahrens betrieben wird.
• Insbesondere zeigt die Figur 3 den Dioxinrückstandsprozentsatz bei steigender Temperatur bei einer Verweilzeit der Gase in der Kammer 20 mit einem vorgegebenen Wert, z.B. einer Sekunde. Kurve A in Figur 3 zeigt die Ergebnisse von experimentellen Tests, die erfindungsgemäß erhalten worden sind, während Kurve B die theoretischen Werte zeigt, die durch Berechnungen auf Basis der Theorie der molekularen Kinetik erhalten worden sind.
• Kurve A in Figur 3 zeigt die deutlichen Vorteile, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden können, da sogar bei 700 ºC der Dioxinrückstand auf 0,1 % verringert ist, während der gleiche Prozentsatz auf der theoretischen Kurve B bei einer höheren Temperatur von ungefähr 880 ºC erhalten würde. Im allgemeinen kann man sagen, daß die hohe Temperatur, die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht werden kann, es ermöglicht, den Dioxinrückstandsprozentsatz und den anderer verunreinigender Substanzen erheblich zu reduzieren und zwar auf extrem niedrige Niveaus sogar bei Temperaturwerten, die denen gleichen, die in der primären Verbrennungskammer erzielt werden können. Die höhere Temperatur und das größere Ausmaß an Vermischung, die entlang der Misch- und Umkehrzonen erhalten werden können, ist daher zusätzlich zu der Sicherstellung außergewöhnlicher Geschwindigkeit der Verbrennung und hoher thermischer volumetrischer Beladungen insgesamt vorteilhaft hinsichtlich der Begrenzung der Abmessungen der Vorrichtung, was die Verläßlichkeit und Sicherheit steigert.
• Figur 4 der Zeichnungen zeigt auch die Wichtigkeit der konstanten Kontrolle der Gegenwart von Kohlenmonoxid (CO) in den Verbrennungsgasen, um die Kontrolle der Emission von Dioxin und/oder Furanen effizient zu kontrollieren. Diese Kontrolle ist daher weitgehend vereinfacht, indem der Betrieb unter Druckbedingungen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt. Mit anderen Worten, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ein hohes Ausmaß an Sicherheit und eine große Verläßlichkeit auf.
• Im Falle von Figur 1 ist eine im wesentlichen koplanare Anordnung der Verbrennungskammern 10 und 15 oder von deren Längsachsen vorgesehen, wobei die Mischzone 17 separat und getrennt von der Zone 18 zur Verteilung und Umkehr des Stromes der Gasmischung gehalten wird. Die Figuren 5 und 6 zeigen eine alternative Lösung, die von den gleichen innovativen Prinzipien der vorliegenden Erfindung Gebrauch macht und eine unterschiedliche Anordnung der sekundären Verbrennungskammer 15 und der intermediären Mischzone liefert. In den Figuren 5 und 6 sind daher die gleichen Bezugsziffern verwendet worden wie in den vorherigen Figuren 1 und 2, um ähnlich oder gleiche Teile zu benennen.
• Die Lösung in den Figuren 5 und 6 unterscheidet sich von der vorherigen darin, daß die Mischzone jetzt mit der Verteilungszone 18 zusammenfällt und aufgrund der Tatsache, daß die sekundäre Verbrennungskammer 15 jetzt tangential und direkt in die verteilungszone 18 führt, eine Verwirbelung und kreisförmige Bewegung der Gase erzeugt wird, bevor sie in die Verweilkammer 20 strömen.
• Gemäß einem weiteren kennzeichnenden Merkmal der Erfindung weist die Vorrichtung am Auslaß der Verweilkammer 20 eine Wärmerückgewinnungsvorrichtung 25 auf, die koaxial zu dem oberen Abschnitt der primären Verbrennungskammer 10 und diese umgebend angeordnet ist. Genauer ausgedrückt, besteht die Vorrichtung aus einer internen feuerfesten Struktur, die mit 26 bezeichnet ist, die die primäre Verbrennungskammer 10 definiert, wobei die Struktur 26 sich bis zum Boden 21 erstreckt, wo sie durch radiale Passagen oder Öffnungen 27 in die Umkehrzone 18 führt. Die Vorrichtung umfaßt darüber hinaus eine externe Struktur 28, die mit einer geeigneten feuerfesten Auskleidung versehen ist, die zusammen mit der internen Struktur 26 die ringförmige Kammer 20 zum Verweilen der Gase bei einer Temperatur der thermischen Zersetzung sowie eine daran anschließende ringförmige Kammer definiert, die das Rohrbündel der Wärmerückgewinnungsvorrichtung 25 aufnimmt. Vorteilhafterweise besteht die Wärmerückgewinnungsvorrichtung 25 aus einem Rohrbündel mit gestaffelt angeordneten archimedischen Spiralen, um so Druckabfälle zu begrenzen und ein einfacheres Reinigen und eine einfachere Erhaltung zu erlauben. Die Verbrennungsgase, die die Verweilkammer 20 verlassen, strömen daher durch das Rohrbündel 25, bewegen sich daran vom Boden aufwärts entlang und fließen dann durch die Leitung 24 zum Schornstein.
• Aus dem was bisher angegeben und in den begleitenden Zeichnungen gezeigt worden ist, ist daher klar, daß eine Abfallzerstörungsvorrichtung oder -einheit für die thermische Zersetzung von fluiden industriellen Abfällen, insbesondere verschmutzenden, austretenden Abfällen geliefert worden ist, die eine Monoblockstruktur aufweist und geeigneterweise mit einer Wärmerückgewinnungsvorrichtung integriert ist, worin der Strömungsweg der Gase einer im wesentlichen senkrechten Richtung folgt und bei der die einheit unter Druckbedingungen arbeitet, wobei ein aufwärtsorientierter Weg der Gase entlang einer ringförmigen Verweilkammer vorliegt, die im wesentlichen unter adiabatischen Bedingungen gehalten wird, wofür das gleiche Gas im Innern der Vorrichtung verwendet wird. Dies ermöglicht, daß alle Verfahrensvariablen automatisch auf eine einfache und integrierte Weise kontrolliert werden können.
• Die Anordnung der Wärmerückgewinnungsvorrichtung in kreisförmiger Weise und außerhalb der primären Verbrennungskammer ermöglicht es, Wärme zurückzugewinnen, was auf die Konvektion von Rauchgasen und auch durch Abstrahlung von der feuerfesten Auskleidung zurückzuführen ist, was daher ihre Beständigkeit und Betriebsdauer verbessert.

Claims (22)

1. Verfahren zur thermischen Zersetzung von austretendem, flüssigem und gasförmigem, industriellem Abfallmaterial, bei dem das austretenden Abfallmaterial in eine Verbrennungsvorrichtung eingespritzt wird, die eine primäre Verbrennungskammer (10) aufweist, die einen sich abwärts erstreckenden Weg definiert, wo das austretende Material mit einem primären Verbrennungsgas gemischt wird, um auf eine erste Verbrennungstemperatur erhitzt zu werden, und bei dem die Mischung aus austretendem Material und primärem Verbrennungsgas entlang einer aufwärts eines aufwärts gerichteten zweiten Weges umgekehrt zurückgeführt wird, um nach außen abgegeben zu werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung, die aus der primären Verbrennungskammer (10) kommt, der Einwirkung eines sekundären, in Querrichtung auf die Mischung auftreffenden Verbrennungsgases ausgesetzt wird, um turbulente Mischbedingungen zu erzeugen und die Mischung auf eine zweite Verbrennungstemperatur zu bringen, die gleich oder höher als die thermische Zersetzungstemperatur des austretenden Abfallmaterials ist, anschließend die auf die zweite Temperatur erhitzte Mischung unter adiabatischen Bedingungen entlang eines Teils des zweiten Weges in eine Gasverweilkammer (20) gehalten wird, die die primäre Verbrennungskammer (10) kreisförmig umgibt und sich koaxial zumindest den größten Teil entlang der primären Verbrennungskammer (10) der oben erwähnten Vorrichtung erstreckt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine primäre Verbrennungsphase, eine sekundäre Verbrennungsphase, das Mischen und die Umkehrung der Gasmischung, das Verweilen der Mischung bei der thermischen Zersetzungstemperatur und eine Wärmeregenerationsphase in einer unter Druck stehenden Umgebung erfolgen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die primäre Verbrennungsphase, die Mischphase bzw. das Verweilen des Gases bei der Temperatur der thermischen Zersetzung entlang der entgegengerichteten, senkrechten Wege (10, 20) für die Gase erfolgen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom aus Gas aus der primären Verbrennungskammer (10) und der Strom aus Gas aus einer sekundären Verbrennungskammer (15) mit einem Überschuß an Verbrennungsluft gemischt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die entlang des Weges zwischen der primären Verbrennungskammer (10) und der oben erwähnten Verweilkammer (20) Turbulenzbedingungen der Gasmischung erzeugt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbulenzbedingungen der Gasmischung aufrechterhalten werden, indem die Ausstoßgeschwindigkeit der Gasmischung aus der primären Verbrennungskammer (10) und/oder nach dem Mischen mit dem sekundären Verbrennungsgas aus der sekundären Verbrennungskammer (15) erhöht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine thermische Isolierung vorliegt und adiabatische Bedingungen von innen entlang des kreisförmigen Weges (20) aufrechterhalten werden, indem die heißen Gase an der primären Verbrennungskammer (10) entlangströmen.

8. Vorrichtung zum thermischen Zersetzung von austretenden, fluiden, industriellen Abfallmaterialien, die: eine nach unten orientierte primäre Verbrennungskammer (10) für eine Gasmischung, wobei diese Kammer mit Einspritzmitteln für Brennstoff (11) und austretendes Material (12) in der oberen Zone davon ausgestattet ist, und einen aufwärts orientierten Weg umfaßt, der die primäre Verbrennungskammer (10) kreisförmig umgibt, wobei die primäre Verbrennungskammer (10) mit dem aufwärts orientierten Weg über eine intermediäre Strömungsumkehrzone (18) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine sekundäre Verbrennungskammer (15) umfaßt, die quer zu und zwischen der primären Verbrennungskammer (10) und dem aufwärts orientierten Weg angeordnet ist, wobei der aufwärts orientierte Weg eine ringförmige Gasverweilkammer (20) umfaßt, die mindestens einen Teil der primären Verbrennungskammer (10) umgibt und sich koaxial dazu erstreckt, und thermisch isolierende Mittel (26, 28) für die Innen- und Außenwände der Gasverweilkammer (20) vorhanden sind, um die erhitzte Gasmischung bei der thermischen Zersetzungstemperatur des austretenden Abfallmaterials unter adiabatischen Bedingungen zu halten.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre Verbrennungskammer (15), die Mischzone (17) und die Strömungsumkehrzone (18) unterhalb der primären Verbrennungskammer (10) der Vorrichtung angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischzone (17) und die Umkehrzone (18) als separate Kammern vorliegen und daß die primären und sekundären Verbrennungskammern (10, 15) koplanar in bezug zueinander angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischzone (17) und die Umkehrzone (18) eine einzige Stromverteilungskammer bilden, in die hinein sich die oben erwähnten Verbrennungskammern (10, 15) öffnen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre Verbrennungskammer (15) im wesentlichen tangential zu der Stromverteilungskammer angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsumkehr- und -verteilungskammer (18) eine aufwärts und auswärts geneigte Basiswand (22) aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehr- und Verteilungskammer (18) sich direkt am Boden der ringförmigen Verweilkammer (20) öffnet.

15. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehr- und Verteilungskammer sich in die ringförmige Verweilkammer durch eine perforierte Platte (23) öffnet.

16. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Mittel (19a, 19b) zur Beschleunigung des Gasstromes am Auslaß der primären Verbrennungskammer (10) und/oder der Mischzone (17).

17. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die primäre Verbrennungskammer (10), die sekundäre Verbrennungskammer (15), die intermediäre Mischzone (17) und die Umkehrzone (18) eine unter Druck stehende Umgebung definieren.

18. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die primäre Verbrennungskammer (10) eine ausgedehnte zylindrische Konfiguration aufweist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die primäre Verbrennungskammer (10), die Mischzone (17) und die Umkehr- und Verteilungszone (18) koaxial angeordnet sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse der sekundären Verbrennungskammer (15) orthogonal zu der Achse der primären Kammer (10) orientiert ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 8, die ferner dadurch gekennzeichnet ist, daß die ringförmige Verweilkammer (20) direkt mit einem Wärmeregenerator (25) verbunden ist, der koaxial um die primäre Verbrennungskammer (10) herum angeordnet ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeregenerator (25) aus einer Vielzahl von archimedischen Spiralen besteht, die in bezug aufeinander gestaffelt vorliegen.