DE2604409B2

DE2604409B2 - Verfahren und Verbrennungsofen zur Verbrennung von Abfällen

Info

Publication number: DE2604409B2
Application number: DE2604409A
Authority: DE
Inventors: Werner Jablonski; Heinz Mallek; Peter 5162 Niederzier Pelzer
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1976-02-05
Filing date: 1976-02-05
Publication date: 1979-04-12
Also published as: CH598539A5; JPS6243092B2; DK143721C; DE2604409C3; CA1073749A; NL181523B; GB1538013A; DE2604409A1; KR820001289B1; FR2340508B1; SE439058B; NL7700307A; JPS5295890A; DK48777A; ATA953976A; BE850961A; AU507943B2; SE7701203L; BR7700688A; AU2188777A

Description

c) daß in dem Schacht eine Einrichtung (5, 7, 8) zur Bewegung der Abfälle vorgesehen ist.

4. Verbrennungsofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von außen in den Schacht (1) reichende, an einer Absaugeinrichtung oder einer Brenngaszufuhr anschließbare Leitungen (7) im unteren Teil des Schachtes (1) münden.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbrennen von Abfällen, bei dem die Abfälle oberhalb einer zwischen einem die Abfälle aufnehmenden Schacht und einer dem Schacht unmittelbar nachgeschalteten Brennkammer vorgesehenen Engstelle gestaut und in dem die Abfälle aufnehmenden Schacht durch Erhitzen getrocknet und entgast werden und bei dem die bei der Trocknung und Entgasung gebildeten Abgase in der Brennkammer und unter Zufuhr von Frischluft verbrannt werden, wobei den erhitzten Abfällen vor der Engstelle aufgeheizte Frischluft und den entgasten Abfällen zu ihrer Verbrennung an der Engstelle weitere Frischluft zugeführt wird. Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Verbrennungsofen für Abfälle zur Durchführung des Verfahrens mit einem zentralen Schacht zur Aufnahme der Abfälle, einer unterhalb des Schachtes angeordneten Brennkammer, wobei der Übergang zwischen dem zentralen Schacht und der Brennkammer als Engstelle derart ausgebildet ist, daß die Abfälle zur Trocknung und Entgasung oberhalb der Engstelle im zentralen Schacht verbleiben, wobei Frischluftzuführungen im unteren Teil des Schachtes oberhalb der Engstelle sowie an der Engstelle münden und wobei die in der Brennkammer gebildeten Rauchgase über Austrittsöffnungen im Abzugsraum der Brennkammer zu einem Rauchabzug geführt sind.

Ein derartiges Verfahren und ein derartiger Verbrennungsofen zur Durchführung des Verfahrens sind aus der GB-PS 1365125 bekannt. Bei diesem bekannten Verbrennungsofen ergießt sich der Strom der Abfallstoffe von einem mit der Innenwandung des Ofens die Engstelle für die Abfälle bildenden Innenkegel aus in einen Schüttkegel in den Verbrennungsraum, wo die Abfallstoffe mit Hilfe extern gespeister Brenner verbrannt werden. Die von unten zugeleitete Frischluft wird durch den als Rost ausgebildeten In-

) nenkegel hindurch in die oberhalb der Engstelle im Schacht befindliche Abfallsäule eingeleitet. Die bei der Trocknung, Entgasung und Vergasung der Abfälle entstehenden Gase werden oben aus dem Schacht abgezogen, über Einrichtungen zur Behandlung der

Gase, wie beispielsweise eine Reinigungsanlage, geleitet und anschließend dem Verbrennungsofen wieder zugeführt. Diese Verfahrensweise ist jedoch insofern unwirtschaftlich, als es dabei erforderlich ist, zur Verbrennung der Abfallstoffe zusätzliche Brenn-

) stoffe, wie beispielsweise öl, einzusetzen. Darüber hinaus ist zur Durchführung des bekannten Verfahrens insbesondere hinsichtlich der Behandlung und Führung der Gase eine komplizierte und damit aufwendige Verbrennungsanlage erforderlich.

) Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verbrennung von Abfallstoffen zu schaffen, das einfach durchführbar ist und bei dem der Heizwert der Abfallstoffe optimal zur Verbrennung der Abfälle genutzt wird. Dabei soll auch bei ungleichmäßiger Be-

, Schickung mit Abfällen eine gleichmäßige Verbrennung gewährleistet sein, wobei die zur Verbrennung der Abfälle erforderliche Temperatur auf einfache Weise ständig erhalten werden soll. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, einen in seinem Aufbau einfachen

o Verbrennungsofen zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Abfälle im Schacht unter Luftabschluß entgast werden, wobei die vor der Engstelle zuge-

h5 führte aufgeheizte Frischluft den Abgasen und den entgasten Abfällen im unterstöchiometrischen Mengenverhältnis zugeführt wird, und daß die bei der Entgasung der Abfälle entstandenen Abgase nach unten

durch die Engstelle abgezogen werden.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung, bei dem das zu verbrennende Gut - die vorgetrockneten, erhitzten und dabei entgasten Abfälle und die bei der Entgasung gebildeten Abgase — sowie die zur Aufrechterhaltung der Verbrennung zi ,geführte Frischluft einer gemeinsamen Stelle, der Engstelle, zugeführt werden, ist es auf einfache Weise möglich, nämlich durch Regulierung der Frischluftzufuhr und'oder durch Veränderung der Geschwindigkeit, mit der die Abfälle der Engstelle zugeführt werden, die für den Verbrennungsprozeß optimalen Bedingungen einzustellen. Die bei der Trocknung und Entgasung der Abfälle entstehenden Schwelgase werden bei dem Verfahren gemäß der Erfindung — da die Abgase nach unten zur Engstelle geführt werden — auf kürzestem Wege ebenfalls zur Engstelle geführt und vollständig verbrannt, wogegen es beispielsweise nach einem aus der DE-OS 1526052 bekannten Verfahren erforderlich ist, die Schwelgase zu deren Verbrennung so zu führen, daß sie im Brennraum einen möglichst weiten Weg zurücklegen.

Dadurch, daß den erhitzten Abfällen und Abgasen vor der Engstelle aufgeheizte Frischluft, deren Temperatur mindestens 800° C betragen soll, im unterstöchiometrischen Mengenverhältnis zugeführt wird, wird erreicht, daß das vor der Engstelle befindliche Abfallmaterial teilweise verbrannt und die Entgasung des Abfallmaterials dabei intensiviert wird. Die Menge der oberhalb der Engstelle zugeführten Frischluft steht dabei zur Menge der direkt zu der Engstelle geführten Frischluft in einem hinsichtlich eines optimalen Brennverhaltens des Brennofens ausgewogenen Verhältnis. Durch Änderung dieses Mengenverhältnisses ist es auf einfache Weise möglich, die Verbrennung zu steuern und somit das Brennverhalten zu bestimmen. Dabei ist es infolge des hohen Gasanteils an der Engstelle möglich, falls eine Schlackenschmelze gewünscht ist, in der Brennkammer auf Temperaturen von etwa 1500° C zu kommen.

Eine vorteil hafte Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß ein Teil der bei der Entgasung der Abfälle entstehenden Abgase aus dem die Abfälle aufnehmenden Schacht abgesaugt wird. Auch hierdurch ist es möglich, den Verbrennungsvorgang zu steuern, indem überschüssige, für die Verbrennung der Abfälle nicht benötigte Gase der Verbrennung entzogen werden. Das hat den weiteren Vorteil, daß die überschüssigen Abgase externen Verbrennungsprozessen zugeführt werden können.

Selbstverständlich ist es für den Fall, daß schwerbrennbare Abfälle, beispielsweise Abfallschlämme, verbrannt werden sollen, auch möglich, den erhitzten Abfällen und den Abgasen vor der Engstc'le die Verbrennung fördernde Gase, beispielsweise methanhaltiges Naturgas, zuzuführen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gemäß der Erfindung ferner durch einen Verbrennungsofen der eingangs bezeichneten Art gelöst, der folgende Merkmale aufweist:

a) daß die Engstelle derart ausgebildet ist, daß die aus dem Schacht nach unten abgezogenen Gase durch die Engstelle in die einen verschlossenen Boden aufweisende Brennkammer geführt werden,

b) daß der Abzugsraum so ausgebildet ist, daß er den zentralen Schacht umschließt und

c) daß in dem Schacht eine Einrichtung zur Bewe-

gung der Abfälle vorgesehen ist.

Durch die im unteren Teil des Schachtes oberhalb der Engstelle mündenden Frischluftzuführungen wird den erhitzten Abfällen und den Abgasen zu deren teilweisen Verbrennung und Entgasung vor der Engstehe Frischluft im unterstöchiometrischen Mengenverhältnis zugeführt.

Dadurch, daß der Abzugsraum der Brennkammer den zentralen Schacht umschließt, werden die dem durch den Schacht gebildeten Raum befindlichen Abfälle erhitzt, ohne daß eine zusätzliche Stützheizung erforderlich wäre. Durch die Einrichtung zur Bewegung der Abfälle wird das aufeinanderliegende Abfallmaterial umgeschichtet, wobei die Erhitzung des Abfallmaterials gefördert wird. Dabei wird zugleich erreicht, daß die Abfälle unter der Einwirkung der Schwerkraft der Engstelle zugeführt werden.

Eine Ausgestaltung des Verbrennungsofens gemäß der Erfindung besteht darin, daß von außen in den Schacht reichende, an eine Absaugeinrichtung oder eine Brenngaszufiihr anschließbare Leitungen im unteren Teil des Schachtes münden. Dadurch ist es wahlweise möglich, einen Teil der bei der Entgasung der Abfälle entstehenden Abgase der Verbrennung zu entziehen oder, wenn schwer brennbare Abfälle verbrannt werden sollen, den Abfällen die Verbrennung fördernde Gase zuzuführen.

Ein Ausführungsbeispiel des Verbrennungsofens gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert:

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist bei dem Verbrennungsofen ein zentraler Schacht 1 vorgesehen, unterhalb dessen eine nach unten durch eine Klappe 2 verschließbare Brennkammer 3 angeordnet ist, deren Abzugsraum 3a den zentralen Schacht 1 umschließt. In den Schacht 1, an den sich nach unten eine konisch ausgebildete Ofenmuffel 4 anschließt, ragt von oben ein rohrförmig ausgebildetes, an seinem unteren Ende sich konisch erweiterndes Teil S hinein, das am unteren Ende des Schachtes 1 mit der Ofenmuffel 4 am Übergang zur Brennkammer 3 eine als Ringspalt ausgebildete Engstelle bildet. Die Spaltweite dieser Engstelle ist je nach der Stellung des Teils 5, das in der Höhe verstellbar ist, veränderbar. In der am unteren Ende des rohrförmig ausgebildeten Teils 5 befindlichen Erweiterung ist ein Kegel 6 so angebracht, daß er mit dem rohrförmigen Teil an dessen unterem Ende Schlitze bildet, die der Engstelle zugewandt sind.

Wie aus der Zeichnung ferner hervorgeht, ist das rohrförmig ausgebildete Teil 5 koaxial derart von einem Rohr umgeben, daß dadurch eine von außen in den Schacht 1 reichende, im unteren Teil des Schachtes 1 mündende Leitung 7 gebildet wird. An dem die Leitung 7 bildenden Rohr sind in den durch den Schacht 1 und die Ofenmuffel 4 gebildeten schachtförmigen Raum seitlich hineinragende, stabförmige Teile 8 vorgesehen. Außerdem sind ander Innenwand des Schachtes 1 Rohre 9 vorgesehen, die mit ihrem oberen Ende über die Höhe des Abzugsraumes 3 a reichen und deren unteres Ende sich am oberen Teil der Ofenmuffel 4 befindet.

Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der E/findung ist der Schacht 1 mit über eine Beschikkungsbox 10 eingegebenen Abfällen bis etwa zur Höhe des Abzugsraumes 3a gefüllt. Die Zufuhr der Frischluft erfolgt einerseits über die am unteren Teil des rohrförmig ausgebildeten Teils 5 befindlichen

Schlitze direkt zur Engstelle, andererseits in den oberen Teil des Schachtes 1. Die im oberen Teil des Schachtes 1 zugeführte Frischluft gelangt dabei nicht durch die dicht gepackte Abfallsäule, sondern vielmehr über die Rohre 9, in denen sie ebenso wie die durch das Teil 5 geführte Frischluft aufgeheizt wird, in den unteren Teil der Säule, wo sie zur teilweisen Verbrennung und Entgasung des Abfallmaterials führt. In dem auf der Höhe der Rohre 9 befindlichen Teil der Abtallsäule befindet sich somit das Abfallmaterial praktisch unter Luftabschluß, durchläuft dabei jedoch eine inaktive Trocknungs- und Entgasungsphase, da der zentrale Schacht 1 durch die heißen Rauchgase erhitzt wird, die durch den ihn umschließenden Abzugsraum 3o strömen.

Befindet sich der Verbrennungsofen im thermischen Gleichgewicht, dann wird das Teil S mittels eines in der Zeichnung nicht dargestellten Antriebes in eine sehr langsame rotierende Bewegung versetzt. Durch das seitlich in die Abfallsäule hineinragende Teil 8 wird dabei das Abfallmaterial mitgenommen und dadurch eine Brückenbildung und die Bildung von Schwelnestern verhindert, wodurch einerseits der Entgasungsvorgang begünstigt, andererseits aber auch durch Änderung der Rotationsgeschwindigkeit des Teils 5 die Zufuhr des Abfallmaterials zur Engstelle gesteuert wird.

In dem in der Zeichnung durch Pfeile dargestellten Fall werden die überschüssigen Abgase durch die Leitung 7 abgesaugt. Jedoch ist es auch möglich, Brenn- > gase durch die Leitung 7 den Abfällen zuzuführen. Unverbrannte Anteile, die auf das auf der Klappe 2 befindliche Aschenbett fallen, werden von dem noch sauerstoffhaltigen heißen Gasstrom angeströmt und restlos ausgebrannt. Sie werden bei kontinuierlichem

i⁽¹ Betrieb des Ofens in Abständen von etwa ein bis zwei Tagen aus dem Ofen ausgeschleust.

Die in den Rauchgasen in den Abzugsraum 3 a schwebend mitgeführten Feststoffanteile lagern sich an den am Ausgang des Abzugsraumes angebrachter

ι > Filtermatten 11 ab und werden hier durch den in der heißen Gasen noch vorhandenen Sauerstoff ebenfalls ausgebrannt. Die Filtermatten 11 bestehen aus gepreßten Matten aus Fasern von etwa 0,003 mm Stärke und haben eine Dicke von etwa 10 bis 15 mm.

-'« In einem dem in der Zeichnung dargestellten Verbrennungsofen entsprechenden Ofen wurde aus Tierkadaver, Papier und feuchtem Laub bestehendes Abfallmaterial, das einen Kaloriengehalt von etwa 1500 kcal/kg aufwies, verbrannt und der Ofen dabei j im thermischen Gleichgewicht bei einer Temperatui von über 1000° C in der Brennkammer gehalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnunpen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verbrennen von Abfällen, bei dem die Abfälle oberhalb einer zwischen einem die Abfälle aufnehmenden Schacht und einer dem Schacht unmittelbar nachgeschalteten Brennkammer vorgesehenen Engstelle gestaut und in dem die Abfälle aufnehmenden Schacht durch Erhitzen getrocknet und entgast werden und bei dem die bei der Trocknung und Entgasung gebildeten Abgase in der Brennkammer und unter Zufuhr von Frischluft verbrannt werden, wobei den erhitzten Abfällen vor der Engstelle aufgeheizte Frischluft und den entgasten Abfällen zu ihrer Verbrennung an der Engstelle weitere Frischluft zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfälle im Schacht unter Luftabschluß entgast werden, wobei die vor der Engstelle zugeführte aufgeheizte Frischluft den Abgasen und den entgasten Abfällen im unterstöchiometrischen Mengenverhältnis zugeführt wird, und daß die bei der Entgasung der Abfälle entstandenen Abgase nach unten durch die Engstelle abgezogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der bei der Entgasung der Abfälle entstehenden Abgase aus dem die Abfälle aufnehmenden Schacht (1) abgesaugt wird.

3. Verbrennungsofen für Abfälle zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem zentralen Schacht zur Aufnahme der Abfälle, einer unterhalb des Schachtes angeordneten Brennkammer, wobei der Übergang zwischen dem zentralen Schacht und der Brennkammer als Engstelle derart ausgebildet ist, daß die Abfälle zur Trocknung und Entgasung oberhalb der Engstelle im zentralen Schacht verbleiben, wobei Frischluftzuführungen im unteren Teil des Schachtes oberhalb der Engstelle sowie an der Engstelle münden und wobei die in der Brennkammer gebildeten Rauchgase über Austrittsöffnungen im Abzugsraum der Brennkammer zu einem Rauchabzug geführt sind, dadurch gekennzeichnet,

a) daß die Engstelle derart ausgebildet ist, daß die aus dem Schacht (1) nach unten abgezogenen Gase durch die Engstelle in die einen verschlossenen Boden aufweisende Brennkammer (3) geführt werden,

b) daß der Abzugsraum (3 β) so ausgebildet ist, daß er den zentralen Schacht (1) umschließt und