DE3830151A1 - Pyrolysereaktor mit heizeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Pyrolysereaktor für eine Anlage zur thermischen Abfallentsorgung, der den Abfall in Schwelgas und im wesentlichen nicht-flüchtigen Pyrolyserest­ stoff umformt, mit einer Eintrittsöffnung für die Zufuhr des Abfalls in den Innenraum, mit einer Austrittsöffnung für das Schwelgas und einer Austrittsöffnung für den Pyrolysereststoff, und mit einer Heizeinrichtung für den sich im Innenraum befind­ lichen Abfall. Der Pyrolysereaktor ist insbesondere im Zusammen­ hang mit dem sogenannten Schwel-Brenn-Verfahren einsetzbar, vergleiche Publikation "Standpunkt", April 1988, Seite 15, Her­ ausgeber: Siemens AG, Berlin und München. Er kann aber auch im Zusammenhang mit einem jeden anderen Pyrolyseverfahren eingesetzt werden.

Bisher sind zwei Typen von Pyrolysereaktoren bekannt geworden: Pyrolyse-Trommeln mit im Innenraum angeordneten Heizrohren und außenbeheizte Pyrolyse-Trommeln.

Der Nachteil von Pyrolysetrommeln mit Heizrohren besteht darin, daß Einbauten zur indirekten Heizung des Schwelgutes (Abfall) notwendig sind, was einen hohen Aufwand bedeutet. Darüber hinaus sind verhältnismäßig viele Dichtungen erforderlich. Der Pyrolyse­ reststoff wird nach dem Austrag aus der Pyrolyse-Trommel gesiebt und gemahlen. Glas, Steine, Metalle, etc. werden dabei durch Fraktionstrennung, z. B. Siebung, voneinander abgetrennt. Dies bedeutet einen besonderen Arbeitsgang, gleichzeitig auch einen besonderen konstruktiven Aufwand.

Bei außenbeheizten Pyrolyse-Trommeln ergeben sich im Prinzip dieselben Nachteile. Darüber hinaus sind hier große Trommelab­ messungen notwendig, damit die erforderliche Heizfläche zur Verfügung steht. Alternativ ist eine hohe Heizgastemperatur erforderlich, was hochwertige Trommelmaterialien und relativ teueres Material für die konstruktive Ausgestaltung erforder­ lich macht, soll nicht eine erhöhte Materialkorrosion in Kauf genommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Pyrolysereaktor der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß der finanziel­ le Aufwand für Herstellung und Betrieb relativ gering gehalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Heizeinrichtung mehrere Brenner umfaßt, die mit Luft und mit dem Schwelgas aus dem Innenraum speisbar und deren Flammen im Innenraum gelegen sind, und daß die Luftzufuhr mindestens ei­ nes Brenners einstellbar ist.

Es wird also vorliegend von einer "direkten Heizung" Gebrauch gemacht. Das Schwelgut (Abfall) wird dabei durch die im Pyro­ lysereaktor liegenden Flammen, deren Brennstoff das Schwelgas selbst ist, erwärmt, getrocknet und entgast. Der gesamte Pyro­ lysevorgang, der sich im Innenraum des Pyrolysereaktors abspielt, ist wie bei den bekannten Pyrolysereaktoren ein stark unterstö­ chiometrischer Vorgang.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß im Pyrolysereaktor Energiezufuhr und Vermahlung integriert sind. Hierzu kann noch in vorteilhafter Weiterbildung eine Trennung des Pyrolysefeststoffes in verschiedene Fraktionen, insbesondere durch Siebung, treten.

Ein Pyrolysereaktor nach diesen Gesichtspunkten ergibt eine verhältnismäßig kompakte Konstruktion. Es läßt sich in ihm eine relativ einfache Trommel einsetzen, bei der im Innenraum keine Heizrohre mit den damit unvermeidlichen Wärme-Übergangsflächen erforderlich sind. Die Konstruktion ist verhältnismäßig einfach und daher preiswert, und es lassen sich lange Standzeiten er­ zielen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Figur näher erläutert. Der gezeigte Pyrolysereaktor mit nachgeordnetem Austragsgehäuse vereinigt in sich die Funktionen Verschwelen, Mahlen und Sieben.

Nach der Figur wird der zu verwertende Abfall a, z. B. Haus­ müll, über einen Füllschacht 4 und eine von einem Motor 5 ange­ triebene Stopfschnecke 6 über eine Eintrittsöffnung 7 in einen Pyrolysereaktor 8 eingebracht. Der Pyrolysereaktor 8 besteht im wesentlichen aus einer zylindrischen Schweltrommel 9. Die Schweltrommel 9 kann sich zwecks Umwälzung des Abfalls a mit Hilfe eines Getriebemotors 9 um ihre Hauptachse 10 drehen, was durch einen gekrümmten Fall 12 angedeutet ist. Der Pyrolysereak­ tor 8 arbeitet bei 300 bis 600°C, wird weitgehend unter Sauer­ stoffabschluß, d. h. unterstöchiometrisch, betrieben und erzeugt neben flüchtigem Schwelgas s auch einen festen Pyrolyserest­ stoff r. Trommel-Lagerstationen 11 sind derart angeordnet und ausgerichtet, daß die Haupt- oder Längsachse 10 gegenüber der Horizontalen geneigt ist. Damit wird bei der Rotation der Ab­ fall a in Richtung der rechts gelegenen Ausgangsseite transpor­ tiert. Ersichtlich ist die Schweltrommel 9 als drehbares Leer­ rohr ohne Heizrohre ausgeführt.

Der Innenraum 14 ist in einen Verschwelungsraum 16 und einen Mahlraum 18 unterteilt. Hierzu dient eine Trennwand 20, die eine zentrale Öffnung 22 aufweist. Den beiden Räumen 16 und 18 kann sich bevorzugt ein Siebraum 24 anschließen, der durch ein feststehendes Reststoffaustragsgehäuse 26 gebildet ist. Dieses ist mit einem Abzug 28 für gemahlenen Reststoff g und außensei­ tig mit einem weiteren Abzug 30 für Metalle m ausgestattet. Schieber oder Absperrungen 32 bzw. 34 dienen zum gezielten Austrag nach Wunsch.

Der gemahlene Reststoff g gelangt bevorzugt über eine (nicht ge­ zeigte) Staubleitung in den Brenner einer Hochtemperatur-Brenn­ kammer. Auch das sich bei der Pyrolyse bildende Schwelgas s ge­ langt größtenteils über eine Schwelgasleitung in den Brenner dieser Hochtemperatur-Brennkammer. Dem besagten Brenner kann zur Verbrennung zusätzlich auch Luft zugeführt werden. Die Rauchgase aus der Hochtemperatur-Brennkammer gehen sodann in einen Abhitze-Dampferzeuger und von dort über eine Rauchgas­ reinigungsanlage und einen Schornstein in die Atomsphäre. Beim hier zugrundegelegten Schwel-Brenn-Verfahren ist die Hochtempe­ ratur-Brennkammer mit einem Abzug versehen, aus dem schmelz­ flüssige Schlacke abgezogen wird.

Ersichtlich ist vorliegend die drehbare Trommel 9 so ausgebil­ det, daß die Austrittsöffnung 38 für das Schwelgas s am Ein­ trittsende des Abfalls a und die Austrittsöffnung 40 für den Pyrolysereststoff r am anderen Ende der Trommel 9 angeordnet ist. Die Austrittsöffnungen 38, 40 sind dabei im zentralen Be­ reich angeordnet. Die Austrittsöffnung 38 befindet sich in ei­ nem Schwelgas-Austrittsgehäuse 42, das feststehend angeordnet ist und mit zwei ringförmigen Gleit-Dichtungen 44, 46 ausge­ stattet ist. An dieses Gehäuse 42 schließt eine Schwelgas-Ab­ zugsleitung 47 an. In das zylindrische Gehäuse 42 führt zentral die Stopfschnecke 6. Die Austrittsöffnung 40 ist durch ein zen­ trales rohrförmiges Endstück 48 an der Trommel 9 gebildet. Die­ ses Endstück 48 ragt in das Reststoff-Austragsgehäuse 26 ein und ist mittels einer Ringdichtung 50 gegen die Atmosphäre abgedichtet.

Die Energiezufuhr für den Pyrolyseprozeß geschieht durch Teil­ verbrennung des in der Trommel 9 entstehenden Schwelgases s im Schwelraum 16. Dies ist gewährleistet durch die Zufuhr von vor­ gewärmter oder kalter Luft 1 über stationär angeordnete Rohre 52, 54, 56, die an ihrem Ende jeweils mit mehreren Löchern oder Dü­ sen 52 a, 54 a bzw. 56 a versehen sind, die als Brenner fungieren. Speziell können Lochrohre verwendet werden, in deren Öffnungen Brenndüsen eingesetzt sind. In den Luftzuleitungen zu den Roh­ ren 52, 54, 56 liegen steuerbare (Drossel-)Ventile 62, 64 bzw. 66, über die jeweils die Luftzufuhr zu den Löchern oder Düsen 52 a, 54 a bzw. 56 a einstellbar oder regelbar ist. Beim Drehen des Schwelrohres 9 befinden sich die Lochrohre 52, 54, 56, die insbesondere von unterschiedlicher Länge sind, immer in gestaf­ felter, paralleler Anordnung am oberen Teil des Innenraums 16, und zwar parallel zur Innenwand. Durch die Zufuhr der Luft 1 über die gelochten, feststehenden Rohre 52, 54, 56 unterschied­ licher Länge und die Steuerung mittels der Ventile 62, 64, 66 ist ein zonenweises Dosieren innerhalb der Schwelzone 16 mög­ lich. Die zugeführte Luft 1 kann dabei jeweils bedarfsabhängig gesteuert werden. Somit kann auch die Energiezufuhr zur Ver­ schwelung des Abfalls a bedarfsabhängig, d. h. an die Abfall- Zusammensetzung angepaßt, in den einzelnen Schwelzonen gesteuert werden. Denn im Bereich der Löcher oder Düsen 52 a, 54 a, 56 a entstehen kleine Flammen, die zu einer direkten Aufheizung des darunter befindlichen Abfalls a führen. Zum Zünden können (nicht gezeigte) Startzünder vorgesehen sein.

Es ist also festzuhalten, daß das brennbare Schwelgas s teil­ weise im Innenraum 16 verbrannt wird, wobei es Energie für den Pyrolyseprozeß abgibt. Das nicht verbrannte Schwelgas s wird nach links durch das Austrittsgehäuse 42 zu dem Abzug 47 und von dort zur Hochtemperatur-Brennkammer geführt. Der Aus­ trag des Schwelgases s erfolgt hier also im Gegenstrom zum aufgegebenen Abfall a.

Beim Drehen des Schwelrohres 9 wird der Pyrolysereststoff r vom Schwelraum 16 über die zentrale Öffnung 22 in der Trennwand 20 in den Mahlraum 18 übergeführt. In diesem Mahlraum 18 wird der pyrolysierte Abfall r mit Hilfe von Mahlkörpern 70 beim Drehen zerkleinert. Bei diesen Mahlkörpern 70 handelt es sich insbeson­ dere um größere Metallkugeln oder -rollen von erheblichem Ge­ wicht, also um runde Metallkörper. Diese Mahlkörper 70 liegen unten, da die Trommel 9 - wie voranstehend erläutert - leicht geneigt ist. Der pyrolysierte Abfall r rutscht somit von allei­ ne in Richtung Ausgang 40. Die Trennwand 20 zwischen Schwelzone 16 und Mahlzone 18 dient hier auch dazu, um einen vorgegebenen Mindest-Füllstand in der Schwelzone 16 einzuhalten.

Der Austrag des festen Pyrolysereststoffes r erfolgt über die Austragsöffnung 40 im rohrförmigen Anschlußstück 48 in Richtung auf das Gehäuse 24. In diesem Gehäuse 24 ist ein mit dem Trom­ melende über das Rohrstück 48 fest verbundenes, sich mitdrehen­ des Sieb 74 in Form eines zylindrischen Siebkörpers angeordnet. Dieses reicht nicht ganz bis zur rechten Seite des Gehäuses 26. Dadurch ist ein getrennter Austrag des gemahlenen Reststoffes g und der Metalle m möglich.

Die Vorteile werden insbesondere darin gesehen, daß eine einfa­ che Konstruktion der Trommel 9 vorliegt. Heizgas zur Beheizung des Abfalls a beim Pyrolysevorgang ist nicht erforderlich. Es sind nur wenige Dichtungen 44, 46, 50 an der Trommel 9 angeord­ net. Die dargestellte Konstruktion erfüllt eine Multifunktion, nämlich Schwelen, Mahlen und Sieben.

Claims (17)

1. Pyrolysereaktor für eine Anlage zur thermischen Abfallent­ sorgung, der den Abfall in Schwelgas und im wesentlichen nicht­ flüchtigen Pyrolysereststoff umformt, mit einer Eintrittsöff­ nung für die Zufuhr des Abfalls in den Innenraum, mit einer Austrittsöffnung für das Schwelgas (s) und einer Austrittsöff­ nung für den Pyrolysereststoff (r), und mit einer Heizeinrich­ tung für den sich im Innenraum befindlichen Abfall, da­ durch gekennzeichnet, daß die Heizein­ richtung mehrere Brenner (52 a, 54 a, 56 a) umfaßt, die mit Luft (1) und mit dem Schwelgas (s) aus dem Innenraum (14) speisbar und deren Flammen im Innenraum (14) gelegen sind, und daß die Luftzufuhr mindestens eines Brenners (52 a, 54 a, 56 a) einstell­ bar ist.

2. Pyrolysereaktor nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Innenraum (14) eine Mahlzone (16) vorgesehen ist, in der der pyrolysierte Abfall (a) zerklei­ nerbar ist.

3. Pyrolysereaktor nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß er als drehbare Trommel (9) ausgebildet ist, und daß in der Mahlzone (16) Mahlkörper (70) untergebracht sind, die bei Drehung der Trommel (9) den Abfall (a) zerkleinern.

4. Pyrolysereaktor nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mahlkörper (70) runde Me­ tallkörper von erheblichem Gewicht sind.

5. Pyrolysereaktor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Mahlzone (18) am einen Ende des Innenraums (14) liegt.

6. Pyrolysereaktor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Mahlzone (18) durch eine Trennwand (20) begrenzt ist.

7. Pyrolysereaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß er als drehbare Trommel (9) ausgebildet ist, und daß die Austrittsöffnung (38) für das Schwelgas (s) am einen Ende und die Austrittsöffnung (50) für den Pyrolysereststoff (r) am anderen Ende der Trommel (9) angeordnet ist.

8. Pyrolysereaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß an die Aus­ trittsöffnung (50) für den Pyrolysereststoff (r) ein Reststoff­ austragsgehäuse (24) anschließt.

9. Pyrolysereaktor nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Reststoffaustragsgehäuse (24) ein Sieb (74) angeordnet ist.

10. Pyrolysereaktor nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß er als drehbare Trommel (9) ausgebildet ist, und daß das Sieb (74) ein mit der Trommel (9) mitdrehbarer Siebkörper, vorzugsweise von zylindrischer Gestalt, ist.

11. Pyrolysereaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (52 a, 54 a, 56 a) durch Lochrohre (52, 54, 56) gebildet sind, die an Luftzuleitungen anschließbar sind, wobei vorzugsweise in die Öffnungen der Lochrohre (52, 54, 56) Brennerdüsen ein­ gesetzt sind.

12. Pyrolysereaktor nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lochrohre unterschiedlich lang und ortsfest nahe seiner Innenwand angeordnet sind.

13. Pyrolysereaktor nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhr zu jedem Lochrohr (52, 54, 56) getrennt steuerbar ist, vorzugsweise über Drosselventile (62, 64, 66).

14. Pyrolysereaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Speisung der Brenner (52 a, 54 a, 56 a) vorgewärmte Luft (1) vorgesehen ist.

15. Pyrolysereaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die Eintritts­ öffnung (7) und/oder eine Austrittsöffnung (38, 50) auf der Hauptachse (10) der Trommel (9) angeordnet ist.

16. Pyrolysereaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die Hauptachse (10) der Trommel (9) bezüglich der Horizontalen geneigt ist.

17. Pyrolysereaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß zum Eintrag des Abfalls (a) eine Stopfschnecke (6) vorgesehen ist, die durch ein Schwelgas-Austrittsgehäuse (42) in den Innenraum (14) hineinragt.