DE2735130C3 - Schachtofen für die Pyrolyse von pelletiertem Abfall - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen aufrecht stehenden Schachtofen für die Pyrolyse von pelletiertem Abfall, mit einer Trockenzone im oberen Teil, einer Pyrolysezone im mittleren Teil und einem Verbrennungs- und Schmelzherd im unteren Teil des Ofens sowie mit einer Einrichtung zur Zufuhr von Sauerstoff zum Herd.
In dem Bemühen, ökologische Probleme auszuräumen, und in dem Abfall, insbesondere Müll, enthaltene Nutzwerte zurückzugewinnen, wurde ein Verfahren entwickelt (US-PS 37 29 298 und US-PS 38 01 082), bei dem unter Verwendung eines Schachtofens der vorstehend genannten Art Abfallstoffe in den oberen Teil und Sauerstoff in den unteren Teil des Schachtofens eingebracht werden. Während die Abfallstoffe in dem Ofen nach unten rutschen, werden sie mittels des hochsteigenden Heißgases zunächst getrocknet und dann pyrolysiert Bei der Pyrolyse wird in dem Abfall

j5 enthaltenes organisches Material unter Sauerstoffmangel zerlegt und thermisch gespalten, wobei CO, H2 und ein Verkohlungsrückstand gebildet werden. Die flüchtigen Stoffe steigen hoch. Die Verkohlungsrückstände gelangen nach unten in den Herd. Dort erfolgt eine Verbrennung mit Sauerstoff. Es werden Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und die Wärme erzeugt, die erforderlich ist, um die im Abfall enthaltenen anorganischen Feststoffe, beispielsweise Glas und Metall, zu schmelzen. Die erhaltene schmelzflüssige »Schlacke«

Vi wird aus dem Herd kontinuierlich abgestochen und in einem Wasserbehälter abgeschreckt. Ein Gasgemisch, das auf Trockenbasis mindestens 50% CO und H2 enthält, verläßt den oberen Teil des Ofens. Im Anschluß an eine Reinigung kann das Gas als Brenngas mit

ι» mittlerem Heizwert oder als Ausgangsstoff für chemische Syntheseprozesse verwendet werden.

Es wurde gefunden, daß es für eine wirkungsvolle und kontinuierliche Verarbeitung von geshreddetem Abfall in einem Schachtofen notwendig ist, den Abfall zunächst

« zu pelletieren, um zu vermeiden, daß der Abfall sich so stark verdichtet, daß der Gasstrom im Ofen übermäßig eingeschränkt wird. Für einen reibungslosen Langzeitbetrieb sollen die Abfallpellets (DE-OS 26 19 302) eine Mindestdichte, entsprechend dem Zahlenwert

I)

[100 0,8,1)

wobei

D = Dichte der Pellets (g/cm¹) und
A = Prozentsatz der anorganischen Anteile in dem Abfallpellet,

sowie ein Verhältnis von Oberfläche zu Volumen haben.

das größer ist als der Zahlenwert

R=0,075(G/H)⁰ⁱ²⁵
wobei
R = Verhältnis der Oberfläche zum Volumen der Pellets (m²/m³)

H = Höhe des Abfallbettes im Ofen (m) G = Aufgabemenge der Abfallstoffe (kg/TAG/m² der Ofenquerschnittsfläche).

Es zeigte sich, daß es beim Betrieb von bekannten ι ο Abfallpyrolyse-Schachtöfen («JS-PS 38 01 082) mit pelletiertem Abfall leicht zu periodischen Störungen oder außerhalb normaler Grenzweite liegenden Fluktuationen hinsichtlich der Betriebskennwerte des Ofens kommt Diese Störungen dürften darauf zurückzuführen sein, daß das Abfallbett über dem Herd periodisch zusammenfällt und keine ausreichende Mischung und Verteilung des Gases im Ofen erfolgt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zug.unde, einen AbfalJpyrolyse-Schachtofen zu schaffen, bei dem über dem Verbrennungs- und Schmelzherd ein Abfallbett erhalten bleibt aus dem durch Pyrolyse gebildete, feste Verkohlungsprodukte in den Herd gelangen und das Gas weitgehend gleichmäßig nach oben durchströmen läßt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Abfailbettabstützung vorgesehen ist, die im unteren Teil des Herdes über der Höhe der Sauerstoffzufuhreinrichtung angeordnet ist und mindestens drei gekühlte, mit Seitenwandfiächen versehene, feuerfeste jo Stützen aufweist, die sich von der Herdwand radial nach innen in Richtung auf die Herdachse erstrecken, und daß die Abstützung mehrere durch die Abstützung hindurchreichende periphere Räume begrenzt, die nach unten konvergieren, von denen jeder mindestens r> teilweise durch die Herdinnenfläche und die Seitenwandfiächen benachbarter Stützen gebildet ist und die derart bemessen sind, daß die Abstützung ein Bett aus Abfallpellets trä^t, in der Pyrolysezone gebildete, feste Verkohlungsproduktklumpen aber durchläßt.

Es ist zwar bekannt (US-PS 32 53 906), bei einem Kohlevergasungsofen ein Bett aus grobstückiger bituminöser Kohle auf einem Rost aus Stahlrohren abzustützen, die quer über den Ofen verlaufen und durch die ein Kühlmedium hindurchgeleitet wird. Die Ver- -r> brennung der Kohle findet über dem Rost statt. Die Feststoffe verbleiben auf der Oberseite des Rostes; nur die schmelzflüssigen Produkte läßt man durch den Rost hindurchfließen. Es sind ferner Gaskupolöfen mit einem Abstützgitter aus waagrechten hohlen Stahlstangen -><> bekannt (US-PS 38 02 678), die mit einem feuerfesten Werkstoff überzogen sind. Auf den Stangen befindet sich ein Bett aus feuerfesten Kugeln, auf denen die Metallcharge selbst ruht. Die Kugeln lassen Gas durchtreten und sorgen für eine ausreichende Weg- r> strecke und Koniaktdauer, um die nach unten wandernde Metallcharge zu schmelzen und zu überhitzen, so daß Metalltröpfchen durch das Stützgitter hindurchfalien und sich in einem Bad im unteren Teil des Ofens sammeln. Diese bekannten Abstützungen verhin- mi dem aber den Durchtritt von it ν .τι Objekten und lassen nur schmelzflüssige Stoffe in den Herd gelangen. Derartige Rostkonstruktionen sind bei Schachtofen für die Pyrolyse von Abfallpellets ungeeignet, weil die in der Pyrolysezone gebildeten Verkohlungsproduktklumpen *; in den Herd gelangen müssen, damit sie dort verbrannt werden, um die für dns Schaielzen der anorganischen Anteile sowie das Pyr^lysieren der organischen Anteile erforderliche Wärme zu erzeugen.

Es ist ferner eine Trockendestillationsretorte für die Umwandlung von stückiger Kohle in Koks bekannt (DE-OS 25 56 776) bei der das Gas nacheinander zwei mit Heizgas beaufschlagte Verkokungszonen und dann eine Kühlzone durchläuft In der zweiten Verkokungszone und der anschließenden Kühlzone befindet sich ein von Tragschenkeln gehaltener Stützkörper in Form einer flachen oder konischen zentralen Platte. Auf der Platte wird in der Retortenmitte ein Schüttkegel aus Halbkoks bzw. Koks aufgebaut um auf diese Weise den Halbkoks oder Koks bei seinem Durchfallen nach unten gleichmäßig zu verteilen, in der betreffenden Zone eine gleichförmige Temperaturverteilung zu erzwingen und unterhalb der Platte einen druckentlasteten Raum zu schaffen. Die von den Tragschenkeln begrenzten Öffnungen divergieren nach unten. Des weiteren ist eine Vorrichtung zum Abschwelen von Brennstoffen, wie Braunkohle, Holz und Torf bekannt, wobei eine Vertrocknung durch Luft unterhalb der Verdampfungstemperatur des Wassers erfolgt Im Vortrockner sind Luftzuführungsorgane in Form von hochkant stehenden, die Brennstoffmasse durchdringenden Winkeln angeordnet, die mit ihrem offenen einen Ende in entsprechende öffnungen der Silowand und mit dem anderen Ende an einem am unteren Rohrende befestigten, konischen, zentralen Einsatz befestigt sind. Der zentrale Einsatz dient zugleich als Abstützung für die Brennstoffr- asse im Vortrockner. Diese bekannten Anordnungen sind für die vorliegenden Zwecke schon deshalb ungeeignet, weil ein großflächiger, geschlossener, zentraler Körper die angestrebte, über den Ofenquerschnitt weitgehend gleichmäßige Verteilung der vom Herd hochsteigenden Verbrennungsgase behindern würde.

Schließlich ist ein Kohlevergasungsofen bekannt (GB-TS 3 06 956), bei dem im unteren Teil eine Gruppe von ringförmig verteilten Trichtern vorgesehen ist, auf denen der gebildete Koks aufsitzt und die den Koks kühlen, um eine Zerstörung des Ofens zu vermeiden. Die Trichter nehmen mit Ausnahme von relativ kleinen Trichteröffnungen die gesamte Querschniitsfläche des Ofens ein. Sie würden bei einem Abfallpyrolyseofen daher eine gleichmäßige Beaufschlagung der Abfallpellets mit heißen Verbrennungsgasen ausschließen. Die Trichteröffnungen könnten leicht verstopfen.

Demgegenüber sorgt die Lösung nach der Erfindung nicht nur für eine sichere Abstützung des Abfallpelletbettes über dem Verbrennungs- und Schmelzherd, sondern es wird zugleich gewährleistet, daß in der Pyrolysezone gebildete, feste Verkohlungsproduktklumpen in den Herd fallen, während aus dem Herd hochsteigende Verbrennungsgase das abgestützte Bett aus Pellets weitgehend gleichförmig durchdringen. Durch das Konvergieren der peripheren Räume wird eine Brückenbildung über diesen Räumen begünstigt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dafür gesorgt, daß der Durchmesser des größten einbeschriebenen Kreises, der in einen waagrechten Querschnitt der peripheren Räume paßt, kleiner als das Dreifache des Durchmessers der Abfallpellets im Eingabezustand ist und der Durchmesser dieser einbeschriebenen Kreise nach unten hin abnimmt. Auf Abfallpellets, die in die peripheren Räume gelangen, wird dadurch eine Quetsch- oder Keilwirkung ausgeübt, die bei der Abstützung des Bettes mithilft, ohne den Durchtritt der Verkohlungsproduktklumpen zu behindern.

Als zweckmäßig im Hinblick auf eine gleichförmige

Gasverteilung erwies es sich, wenn die Stützen kurz vor der Achse enden und einen durch die Abstützung hindurchreichenden Mittelraum bilden, und wenn die Querschnittsfläche des Mittelraums in der waagrechten Ebene an der Oberseite der Abstützung kleiner als 40% ■-, der Gesamtqut schnittsfläche des Herdes in dieser Ebene ist

Eine besonders robuste Anordnung wird erhalten, wenn die Stützen an ihren axialen Enden mit einem gekühlten, feuerfesten, ringförmigen Bauteil fest ver- ι ο bunden sind, dessen Achse parallel zur Achse des Herdes verläuft Um die Verkohlungsprodukte in Richtung auf das Zentrum der unteren Herdzone zu leiten, ist vorteilhaft die der Achse des ringförmigen Bauteils zugewendete Oberfläche des ringförmigen Bauteils kegelstumpfförmig und nach unten konvergierend. Dabei kann das ringförmige Bauteil zweckmäßig einen trapezförmigen Querschnitt haben.

In Abhängigkeit von dem Ofendurchmesser erwiesen sich zwischen vier und sechzehn Stützen als günstig.

Für Schachtofen mit kegelstumpfförmig nach unten konvergierender Herdzone eignen sich Stützen mit parallel zueinander verlaufenden lotrechten Seitenflächen.

Dagegen werden für Schachtofen mit zylindrischem Herd bevorzugt Stützen vorgesehen, deren Seitenflächen in Richtung von der Achse auf die Herdwand derart schräg verlaufen, daß die Stützen an der Wand breiter als in Achsnähe sind, oder aber Stützen, deren Seitenflächen in Achsrichtung derart schräg nach unten w verlaufen, daß die Stützen am unteren Ende breiter als am oberen Ende sind.

Die der Achse zugewendete Fläche der Stützen kann zweckmäßig über eine vorbestimmte Strecke lotrecht verlaufen und dann von der Achse in Richtung auf die Herdwand abgeschrägt sein. Dadurch haben Verkohlungsprodukte, die im Zentrum der Bettabstützung nach unten rutschen, einen unbehinderten Zutritt zur unteren Herdzone.

Um den Pelletstrom in Richtung auf die Mitte der 4ii Abstützung zu leiten, kann vorteilhaft auch die der Achse zugewendete Fläche der Stützen in Richtung auf die Achse derart schräg verlaufen, daß der Mittelraum nach unten konvergiert

Die F.rfindung ist im folgenden an Hand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 einen lotrechten Schnitt durch den Herdteil eines Schachtofens mit einer Abfallbettabstützung entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der F i g. 1, der einen Querschnitt des Herdes an der Oberseite der Bettabstützung darstellt,

F i g. 3 eine perspektivische Ansicht der Bettabstützung nach den F i g. 1 und 2,

Fig.4 eben waagerechten Querschnitt an der Oberseite einer Bettabstützung, der die Verwendung von acht Stützen von unterschiedlicher Größe erkennen läßt,

Fig.5 eine Einzelansicht einer Stütze entlang der Mittellinie 5-5 einer der langen Stützen nach F i g. 4,

Fig.6 einen Querschnitt eines aufrecht stehenden Herdes, der mit vier Bettstützen versehen ist, die nach unten schrägverlaufende Seitenwände haben,

F i g. 7 einen Längsschnitt entlang der Linie 7-7 der Fig. 6,

F i g. 8 einen Querschnitt einer abgewandelten Ausführungsform einer an der Wand befestigten Stütze, deren axiale Stirnfläche in Richtung auf die Mitte des Herdes abgeschrägt ist, und

F i g. 9 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht einer abgewandelten bevorzugten Ausführungsform der Bettabstützung, bei der ein ringförmiges inneres Bauteil vorgesehen ist.

Die F i g. 1, 2 und 3 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform, bei der ein konischer Herd 1 mit vier gleich großen, symmetrisch verteilten, an der Wand befestigten Stützen 7 versehen ist, die zusammen die Bettabstützung bilden. Der Herd 1 des Ofens ist mit dem unteren Ende eines zylindrischen Schachts 2 verbunden. Der Herd 1 weist einen konischen Stahlmantel 3 auf, der mit feuerfestem Werkstoff 4 ausgekleidet ist Der Herd 1 ist durch die mit den vier Stützen 7 versehene Abstützung in eine obere Zone 5 und eine untere Zone 6 unterteilt. Jede Stütze 7 reicht von der Wand 14 des Herdes, an der sie angebracht ist, radial nach innen und ist mit einer waagerechten Oberseite 8 sowie mit einer linken und einer rechten Seitenfläche 9 bzw. 10 versehen. Die Seitenflächen 9, 10 verlaufen lotrecht nach unten und sind parallel zueinander. Jede Stütze 7 ist mit einer Fläche 11 versehen, die der gemeinsamen Achse 19 des Herdes und der Abstützung zugewendet ist Die Fläche 11 verläuft eine kurze Strecke lotrecht nach unten und ist dann in Richtung auf die Herdwand 14 geneigt, so daß eine Schrägfläche 12 entsteht Infolge der Neigung der Flächen 12 wird der von den Stützen 7 gebildete Mittelraum 13 bezüglich seines waagrechten Querschnittes nach unten größer. Das heißt, wenn in der Mitte des von den vier Stützen begrenzten Raums entsprechend F i g. 2 ein Kreis A jeweils in einer waagrechten Ebene einbeschrieben wird, bleiben die einbeschriebenen Kreise zunächst konstant, während in Axialrichtung nach unten entlang der Fläche 11 fortgeschritten wird; dann nimmt der Durchmesser der einbeschriebenen Kreise zu, während die Flächen 12 schräg nach außen verlaufen. Der von solchen einbeschriebenen Kreisen begrenzte Raum 13 bildet also einen Zylinder, der in einen sich nach außer erweiternden Kegel übergeht Eine solche Form des Raums 13 gewährleistet daß Verkohlungsprodukte, die durch die obere öffnung im Zentrum der Bettabstützung hindurchrutschen, freien Zutritt zur unteren Zone 6 des Herdes haben.

Aus F i g. 2 ist zu erkennen, daß ein einbeschriebenei Kreis B in waagerechter Ebene in dem peripheren Raum 15, der von den Seitenflächen 9 und IC benachbarter Stützen 7 und der Herdwand 14 begrenzt wird, in axial nach unten führender Richtung kieinei wird, weil die Herdwand 14 in Axialrichtung schräg nach innen geneigt ist Infolgedessen konvergiert jeder dei Räume 15 nach unten, wodurch eine Quetsch- odei Keilwirkung auf die Pellets ausgeübt wird, die in die Räume 15 gelangen. Die Abstützung trägt infolgedesser nicht nur mittels der Oberseite 8 der Stützen 7 dai darauf liegende Bett aus Abfallpellets, sondern unter stützt auch eine Brückenbildung über den Räumen 15 Wenn in der Abstützung befindliche, eingekeilte Pellet! (nicht gezeigt) zersetzt werden, verringert sich ihr« Größe, bis sie durch die peripheren Räume Ii hindurchlaufen können; sie wenden dann in der unterer Herdzone 6 verbrannt Sauerstoff wird in den unterer Teil der Herdzone 6 über Düsen 18 eingeblasen. Di< anorganischen Stoffe werden im Herd geschmolzen wodurch ein Bad 16 aus schmelzflüssigem Metall unc Schlacke gebildet wird, das sich im unteren Teil da

Herdes ansammelt und über den Schlackenabstich 17 abströmt.

Fig.4 zeigt eine Ausführungsform, bei der acht Stützen vorgesehen sind, von denen vier Stützen 41 lange Stützen sind, die um den Umfang des Herdes symmetrisch verteilt sind. Zwischen diesen langen Stützen befinden sich vier gleichförmig verteilte kurze Stützen 42. Die Seitenflächen der Stützen 41 und 42 verlaufen lotrecht; die Flächen 43 und 43' sind p-'-allel zueinander, während die Seitenflächen 44 und 44' von der Achse in Richtung auf die Herdwand 45 auseinanderlaufen.

In Fig.4 ist zugleich eine abgewandelte Ausführungsform angedeutet, bei der die langen Stützen 41 in der bei 46 mit gestrichelten Linien angedeuteten Weise derart verlängert sind, daß sie in der Mitte zusammenlaufen und dabei ein Element 47 bilden. Bei dieser Ausführungsform ist kein offener Raum vorhanden, der in der Mitte der Abstützung nach unten führt. Weil das konvergierende Element 47 jedoch nur einen kleinen Raum einnimmt, bleibt ausreichend offene Fläche vorhanden, um die Abstützung befriedigend arbeiten zu lassen.

F i g. 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 5-5 für eine lange Stütze 41. Dabei ist dargestellt, wie jede der Stützen, gleichgültig, ob es sich um eine kurze oder eine lange Stütze handelt, aufgebaut sein kann. Jede der Stützen besteht ebenso wie im Falle der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 3 aus einem feuerfesten Werkstoff 51, in den ein Stahl- oder vorzugsweise Kupferrohr 52 eingebettet ist, durch das hindurch Wasser oder ein anderes Kühlmittel umgewälzt wird, um die Stütze ausreichend kühl zu halten und auf diese Weise einen vorzeitigen Verschleiß durch die hohe Temperatur und die korrodierende Atmosphäre innerhalb des Herdes zu verhindern. Die Stütze 41 ist an der feuerfesten Wand oder Auskleidung 53 und dem Metallmantel 54 des Herdes fest angebracht. Während in F i g. 5 nur ein einfaches Kühlwasserrohr 52 gezeigt ist, versteht es sich, daß die Wärmeableitung auf bekannte Weise verbessert werden kann, beispielsweise indem metallische, wärmeleitende Rippen oder Finger (nicht gezeigt) an dem Kupferrohr 52 angebracht werden. Vorzugsweise wird als Kühlmittel Wasser benutzt; es kann aber auch jede beliebige andere Flüssigkeit oder ein Gas verwendet werden, die bzw. das eine niedrigere als die im Herd herrschende Temperatur hat. Zu weiteren zweckentsprechenden Kühlmitteln gehören Luft, Dampf, chloriertes Biphenyl oder beliebige verfügbare Prozeßströme, die erwärmt wer-

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform des Herdes und der Abstützung, wobei der Herd keine kegelige sondern eine zylindrische Form hat Der Herd besteht aus einem zylindrischen Metallmantel 71, der mit einer feuerfesten Auskleidung 72 versehen ist und an dem vier Stützen 73 fest angebracht sind Jede der Stützen 73 hat eine waagerechte Oberseite 74 und Seitenwände 75, 75', die sowohl von der Achse in Richtung auf die Wand 72 als auch nach unten auseinanderlaufen. Die Flächen 78, die der Achse zugekehrt sind, erstrecken sich in lotrechter Richtung, so daß der durch die Abstützung hindurchführende Mittelraum 79, der von einem sich nach unten bewegenden einbeschriebenen Kreis A gebildet wird, zylindrisch ist Weil die Seitenwände 75,75' nach unten auseinanderlaufen, nimmt der Durchmesser des einbeschriebenen Kreises B (der in der waagerechten Ebene innerhalb jedes peripheren Raumes 77 liegt, der von der Herdwand 72 und den Seitenwänden 75, 75' von benachbarten Stützen 73 gebildet wird) nach unten ab, so daß die peripheren Räume 77 nach unten -, konvergieren und den Durchtritt von Feststoffen in die untere Herdzone 76 beeinflussen.

F i g. 8 veranschaulicht eine abgewandelte Ausführungsform einer Stütze 80, die anstelle der in den Fig. 1, 4 und 6 gezeigten Stützen verwendet werden kann. Die

ι ο an der feuerfesten Auskleidung 83 des Metallmantels 84 des Herdes angebrachte Stütze 80 weist eine waagerechte Oberseite 85 und eine der Achse des Herdes zugekehrte Fläche 86 auf, die von der Oberseite aus schräg in Richtung auf die Achse verläuft; eine Fläche 87 erstreckt sich dann schräg zurück zur Herdwand. Durch Verwendung einer Mehrzahl von derartigen Herdstützen 80 erhält der in der Mitte der Abstützung ausgebildete Raum die Form eines konvergierenden Kegels. Das heißt, die Fläche 86 sucht den Pelletstrom in Richtung auf die Mitte der Abstützung zu leiten, von wo aus die Pellets in die Mitte der unteren Herdzone gelangen. Die Stütze 80 ist mit einem Kühlrohr 82 ausgestattet, um zu verhindern, daß die feuerfeste Stütze unter den im Herd herrschenden Bedingungen erodiert wird.

F i g. 9 zeigt eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht einer abgewandelten bevorzugten Ausführungsform einer Bettabstützung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen dadurch, daß ein zusätzliches Bauteil 91 von ringförmiger Gestalt in der Mitte der Abstützung vorgesehen ist. Das Bauteil 91 ist mit den axialen Enden von vier Stützen 94 (von denen nur drei dargestellt sind) fest verbunden. Die gegenüberliegenden Enden der

j5 Stützen sind an der Wand 92 des Herdes 93 befestigt. Das ringförmige Bauteil 91 hat einen trapezartigen Querschnitt, wobei eine konische Innenfläche 95, die nach unten konvergiert, und eine Außenfläche 96 gebildet werden, die schräg in Richtung auf die Herdwand 92 verläuft Die Stützen 94 sind mit Seitenwänden 97 und 98 versehen, die nach unten auseinanderlaufen. Jede Gruppe der vier einander benachbarten Flächen 97, 92, 98 und 96 bildet auf diese Weise einen von vier peripheren, nach unten konvergierenden Räumen 99, die durch die Abstützung hindurchreichen. Die vier jeden der peripheren Räume 99 begrenzenden Flächen sind eine Seitenwand 97 einer Stütze 94, die Innenseite der Herdwand 92, eine Seitenwand 98 einer angrenzenden Stütze 94 und die Außenfläche 96 des ringförmigen Bauteils 91. Die Abstützung wcisi fünf nach uiueri konvergierende Räume, und zwar die vier peripheren Räume 99 und einen konischen Mittelraum 100, auf, die alle durch die Abstützung hindurchreichen. Ein derartiger Aufbau sorgt für eine kontrollierte Durchflußmenge der Verkohlungsprodukte zum Herd, wobei die Verkohlungsprodukte im wesentlichen in Richtung auf das Zentrum der unteren Herdzone geleitet werden.

Das ringförmige Bauteil 91 und die radialen Stützen 94 werden in nicht näher dargestellter Weise jeweils gekühlt, indem ein Kühlmittel durch Rohre umgewälzt wird, die in den feuerfesten Bauteilen eingebettet sind, um eine Zerstörung unter den im Herd herrschenden Bedingungen zu verhindern.

Beispiel

Ein Schachtofen der in der US-PS 38 01082 beschriebenen Art, jedoch mit einem zylindrischen

Schacht, wurde in der Weise abgewandelt, daß eine Bettabstützung entsprechend der in Fig.4 gezeigten Ausführungsform eingebaut wurde, d. h. eine Abstützung mit vier kurzen und vier langen Stützen bei offenem Mittelraum. Der aufrecht stehende Teil des Schachtofens war ungefähr 8 m hoch und hatte einen Innendurchmesser von 3,05 m; den gleichen Durchmesser hatte das obere Ende des kegeligen Herdes. Der Herd war ungefähr 2,5 m tief; die Bettabstützung war am unteren Teil der Herdwand fest angebracht. Die Oberseite der Bettabstützung hatte einen Durchmesser von ungefähr 2,2 m; sie lag etwa 1 m über dem Herdboden, wobei das unterste Ende der Abstützung ungefähr 75 cm weit nach unten reichte. Die Abstützung hatte daher eine Tiefe von etwas mehr als einem Drittel ihres Durchmessers. Die langen Stützen hatten eine radiale Abmessung von 79 cm, während die entsprechende Abmessung der kurzen Stützen jeweils 61 cm betrug. Der Herd war in einem spitzen Winkel (<x in Fig. 1) von ungefähr 69° zwischen der Herdwand und der waagerechten Ebene am oberen Ende des Herdes abgeschrägt. Jede Stütze bestand aus einer handelsüblich verfügbaren, feuerfesten Stampfmasse, in die ein 5-cm-Kupferrohr eingebettet war, durch das hindurch Kühlwasser umgewälzt wurde. An dem Kühlrohr waren Kupferrippen angebracht, um den Wärmefluß durch das feuerfeste Material hindurch zu verbessern; dadurch warde gewährleistet, daß auf den Stützen eine schützende Schlackeschicht aufrechterhalten wurde.

Der Abfall wurde in den Schachtofen in Form von Pellets eingebracht, die im Eingabezustand einen Durchmesser von ungefähr 33 cm und eine zwischen 15 und 30 cm variierende Länge ha.ten. Die Arbeitsbedingungen im Ofen wurden innerhalb der Bereiche gehalten, die in der US-PS 37 29 298 im einzelnen angegeben sind. Das Arbeiten über eine ausgedehnte Zeitspanne hinweg verlief zufriedenstellend. Es traten keine nennenswerten Unterbrechungen auf, wie sie mit dem Zusammenfallen des Bettes und schlechter Gasmischung verbunden sind. Das heißt, die Betriebsbedingungen wurden nicht nachteilig beeinträchtigt.

Die beschriebene Anordnung hat gegenüber bekannten Ausbildungen eine Reihe von wichtigen Vorteilen.

Einer dieser Vorteile besteht darin, daß die höchsten Temperaturen in der unteren Herdzone erzeugt werden. Bei der Pyrolyse von Abfällen entsprechend dem Anderson-Verfahren ist es wichtig, die höchste -, Temperatur im unteren Teil des Herdes aufrechtzuerhalten, damit die Schlacke in schmelzflüssigem Zustand bleibt und abgestochen werden kann. Gleichzeitig muß im unteren Teil des Herdes ausreichend Wärme durch die Verbrennung der Verkohlungsprodukte erzeugt

κι werden, die die Hauptbrennstoffquelle des Systems darstellen, um das im Schacht darüberliegende Bett aus Abfallpellets zu pyrolysieren. Dies wird dadurch erreicht, daß nur die Verkohlungsprodukte in selektiver Weise durch die Abstützung hindurchgelassen werden.

r, Die Bettabstützung verhindert im wesentlichen den Durchtritt von nichtpyroiysiertem Abfall. Dies ist wichtig, weil die Verbrennung von nichtpyrolysierten Pellets, falls man diese in den unteren Herdraum gelangen läßt, eine wesentlich niedrigere Temperatur

2» entstehen läßt, als dies bei der Verbrennung der Verkohlungsprodukte der Fall ist.

Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, daß die Verkohlungsprodukte in einer über den waagrechten Querschnitt des Ofens gleichförmig verteilten Weise in den Herd gelangen, so daß sich das Bett aus Abfallpellets gleichförmig durch die Pyrolysezone hindurch nach unten bewegen kann; dadurch wird dazu beigetragen, daß das Bett gleichmäßig nach unten sinkt und die Ausbildung von

in unerwünschten Strömungskanälen unterbleibt. Eine derartige gleichförmige Verteilung der freien Räume in dem Bett trägt gleichzeitig zur Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Stromes von Heißgasen nach oben durch das Bett hindurch bei; dadurch wird die Wärme

j-, gleichförmig verteilt; in dem Bett findet eine gleichförmige, im wesentlichen vollständige Pyrolyse der Abfallstoffe statt Außerdem wird für einen Hohlraum unterhalb der Bettabstützung und über dem Bad aus schmelzflüssiger Schlacke gesorgt; dieser Hohlraum wirkt als Gasmischkammer und unterstützt in starkem Maße die Ausbildung eines gleichförmigen Stromes von nach oben durch den Schachtofen hindurchströmendem Gas.

Uhitt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Aufrecht stehender Schachtofen für die Pyrolyse von pelletiertem Abfall mit einer Trockenzone im oberen TeU, einer Pyrolysezone im mittleren Teil und einem Verbrennungs- und Schmelzherd im unteren Teil des Ofens sowie mit einer Einrichtung zur Zufuhr von Sauerstoff zum Herd, gekennzeichnet durch eine Abfallbettabstützung, die im unteren Teil des Herdes (1,93) über der Höhe der Sauerstoffzufuhreinrichtung (18) angeordnet ist und mindestens drei gekühlte, mit Seitenwandflächen (9, 10, 43, 43', 44, 44', 75, 75', 97, 98) versehene, feuerfeste Stützen (7,41,42,73,80,94) aufweist, die sich von der Herdwand (14,45) radial nach innen in Richtung auf die Herdachse erstrecken, und daß die Abstützung mehrere durch die Abstützung hinduTchreichende periphere Räume (15, 77, 99) begrenzt, die nach unten konvergieren, und von denen jeder mindestens teilweise durch die Herdinnenfläche und die Seitenwandflächen benachbarter Stützen gebildet ist und die derart bemessen sind, daß die Abstützung ein Bett aus Abfallpellets trägt, in der Pyrolysezone gebildete, feste Verkohlungsproduktklumpen aber durchläßt

2. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des größten einbeschriebenen Kreises (B), der in einen waagrechten Querschnitt der peripheren Räume (15) paßt, kleiner als das Dreifache des Durchmessers der Abfallpellets im Eingabezustand ist und der Durchmesser dieser rinbeschriebenen Kreise nach unten hin abnimmt

3. Schachtofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (7) kurz vor der Achse enden und einen durch die Abstützung hindurchreichenden Mittelraum (13) bilden, und daß die Querschnittsfläche des Mittelraums in der waagerechten Ebene an der Oberseite (8) der Abstützung kleiner als 40% der Gesamtquerschnittsfläche des Herdes in dieser Ebene ist.

4. Schachtofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (94) an ihren axialen Enden mit einem gekühlten, feuerfesten, ringförmigen Bauteil (91) fest verbunden sind, dessen Achse parallel zur Achse des Herdes verläuft.

5. Schachtofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Achse des ringförmigen Bauteils (91) zugewendete Oberfläche (95) des ringförmigen Bauteils kegelstumpfförmig ist und nach unten konvergiert.

6. Schachtofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen 4 und 16 Stützen (7,41,42,73,80,94) vorgesehen sind.

7. Schachtofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (7, 42) parallel zueinander verlaufende lotrechte Seitenflächen (9,10,43,43') aufweisen.

8. Schachtofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (44, 44') der Stützen (41) in Richtung von der Achse auf die Herdwand (45) derart schräg verlaufen, daß die Stützen an der Wand breiter als in Achsnähe sind.

9. Schachtofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (75, 75', 97, 98) der Stützen (73, 94) in Achsrichtung derart schräg nach unten verlaufen, daß die Stützen am unteren Ende breiter als am oberen Ende sind.

10. Schachtofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Achse zugewendete Fläche (11,12) der Stützen (7) über eine vorbestimmie Strecke lotrecht verläuft und dann von der Achse in Richtung auf die Herdwand (14) abgeschrägt ist

11. Schachtofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Achse zugewendete Fläche (86) der Stützen (80) in Richtung auf die Achse derart schräg verläuft, daß der Mittelraum nach unten konvergiert

12. Schachtofen nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Bauteil (91) einen trapezförmigen Querschnitt hat