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Verfahren und Anlage zum Verbrennen fester, flüssiger oder teigiger
Stoffe Bei den bisher bekannten, kontinuierlich arbeitenden Müllverbrennungsanlagen
werden die Abfälle im allgemeinen auf einem Rost verbrannt. Während solche Anlagen
bei der Vernichtung von Haus- oder Stadtmüll störungsfrei arbeiten, treten erhebliche
Schwierigkeiten auf, wenn Stoffe vernichtet werden sollen, die vor der Zündung flüssig
werden. Dies trifft besonders auf Abfälle aus der chemischen Industrie zu. Es tropfen
dann die in heißem Zustand flüssigen Stoffe durch die Zwischenräume der Roste, erstarren
dort teilweise wieder infolge der Abkühlung durch die einströmende Verbrennungsluft
und verstopfen so die Lufteintrittsöffnungen. Dadurch verbrennen die Abfälle nur
unvollkommen, außerdem kann es bei längerem Betrieb zu Bränden unter dem Rost und
zu Zerstörungen der Rostkonstruktion führen.
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Es ist bekannt, Drehöfen zur Verbrennung von schmelzenden Abfällen
zu benutzen. Dabei werden die genannten Schwierigkeiten zwar vermieden, dafür bereiten
aber die Regelung der Luft und der gleichmäßige Luftzutritt über die Länge des Drehofens,
und zwar besonders bei kohlenwasserstoffreichen Ab-
fällen, Schwierigkeiten.
In vielen Fällen werden die Abfälle der Verbrennungsanlage in Fässern zugeführt.
Bei zähflüssigen Stoffen ist es aber nicht möglich, die Fässer völlig zu entleeren,
so daß die Abfälle mit dem Behälter unmittelbar dem Ofen zugeführt werden müssen.
Dadurch werden stoßweise große Wärmemengen frei, die bei der ungeregelten Luftzuführung
zu unvollkommener Verbrennung und zum Qualmen des Ofens führen. Leitet man diese
mit unverbranntem Kohlenstoff beladenen Gase durch eine Zone oder einen Raum mit
hoher Temperatur, so kann man, wie bereits bekann4 die Gase bei ausreichender Luftzufuhr
restlos ausbrennen.
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Chemische Rückstände mit hohen Wassergehalten können in keinem der
bisher bekannten Müllverbrennungsöfen ohne vorherige Trocknung oder Abscheidung
des Wassers verbrannt werden. Häufig müssen mit chemischen Stoffen verunreinigte
Abwässer unschädlich gemacht werden, die zu ihrer Reinigung einen sehr hohen technischen
und oft wirtschaftlich nicht tragbaren Aufwand erfordern.
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Bekannt ist ein Verbrennungsofen, bei welchem die zu verbrennenden
Stoffe durch einen Teil der heißen Verbrennungsgase vorgetrocknet und einem Drehofen
zur endgültigen Verbrennung zugeführt werden (französische Patentschrift
1310 361). Eine Verbrennung flüssiger wasserhaltiger oder wasserfreier Abfallstoffe
ist in diesem Ofen nicht möglich, da diese Stoffe beim Vortrocknen die Roste verkleben
und danach zusammen mit den übrigen festen Ab-
fällen den Drehrohrofen verstopfen
würden. Daher ist der bekannte Drehrohrofen für sich auch nicht zur Verbrennung
von flüssigen Abfallstoffen geeignet. Ausbrennräume sind an sich bekannt (französische
Patentschrift 1310 361, USA.-Patentschriften 1835 147, 2
171535, 2 960 943).
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Die Anwendung des bekannten Verfahrens zur Vernichtung von Abwässern
mit brennbaren Stoffen setzt voraus, daß diese Abwässer dauernd versprühbar sind
(östereichische Patentschrift 185 924). Die Düsen dürfen sich weder durch
zähplastische Komponenten noch durch örtliche Eintrocknung zusetzen. Daher sind
solche Düsen für industrielle flüssige Ab-
fallstoffe wechselnder Zusammensetzung
nicht geeignet.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbrennen fester, flüssiger
oder teigiger Stoffe, bei dem die zu verbrennenden Stoffe zusammen mit der vorgewärmten
Verbrennungsluft einem bewegten Verbrennungsraum zugeführt und gezündet, die erzeugten
Verbrennungsgase am Ende des Verbrennungsraumes dem ersten Teil eines feststehenden,
mehrteiligen Ausbrennraumes zugeführt und bei hoher Temperatur und langer Verweilzeit
verbrannt und die Rauchgase nach oben ausgetragen werden, dabei zusätzlich
Luft zur Nachverbrennung zugegeben wird, die Rauchgase unter Umlenkung einem nachfolgenden
zweiten Teil des Ausbrennraumes zugeführt und hier mit brennbaren Heizgasen vermischt
werden und die gesamten Rauchgase in einem nachfolgenden dritten Teil des Ausbrennraumes
unter teilweiser Abgabe ihrer Wärine zur Erwärmung von Flüssigkeiten oder Dampf,
z. B.
Wasser, und in einem nachfolgenden vierten Teil des Ausbrennraumes
unter gleichzeitiger Vorwärmung der Verbrennungsluft abgekühlt und in abgekühltem
Zustand schließlich aus dem Ausbrennraum ausgeführt werden, wobei die anfallenden
unbrennbaren Bestandteile an den Böden der einzelnen Teile des Ausbrennraumes zum
Austrag gelangen.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
die wasserhaltigen flüssigen Stoffe in den ersten Teil des Ausbrennraumes eingebracht
und durch die Rauchgase verdampft und verbrannt werden in den zweiten Teil des Ausbrennraumes
Wasser zusammen mit brennbaren Abfallstoffen eingesprüht und verdampft wird, die
wasserfreien Ab-
fallstoffe verbrannt werden und Luft zur Abkühlung zugeführt
wird.
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Dadurch wird die folgende, dem Gegenstand der Erfindung zugrunde liegende
Aufgabe gelöst: Es soll ein Verfahren zum gleichzeitigen Verbrennen fester, flüssiger
und teigiger Stoffe entwickelt werden, bei welchem die Stoffe mit Luft verbrannt
und die entstandenen Verbrennungsgase in einem mehrteiligen Ausbrennraum unter Zugabe
von Zusatzluft und brennbaren Heizgasen ausgebrannt werden. Bei dem Verfahren der
genannten Art treten dann Schwierigkeiten auf, wenn die flüssigen Stoffe sehr zäh
sind, weil sie dann schlecht verdüst werden können. Enthalten die Stoffe andererseits
einen großen Anteil an Wasser, so wird die Verbrennung gleichfalls gestört. Man
hat bisher diese flüssigen Abfallstoffe in Fässern zugegeben. Hierbei war es schwierig,
die stoßweise frei werdenden großen Wärmemengen abzuführen und eine ausreichende
Verbrennung zu erreichen, so daß sich oft eine unvollkommene Verbrennung mit starker
Oualmbildung ergab. Mit Hilfe des neuen Verfahrens sollte es möglich sein, ohne
Abtrennung des Wassers auch chemische Rückstände mit hohen Wassergehalten einwandfrei
zu verbrennen.
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Durch die Aufheizung der Verbrennungsluft mit Hilfe der heißen Abgase
werden hohe Verbrennungstemperaturen erzielt.
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Zur Erwärmung der Heizgase werden im ersten Teil des Ausbrennraumes
zusätzlich brennbare Gase zugeführt und verbrannt.
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Um ein vollständiges Ausbrennen zu erreichen, wird vorgewärmte Verbrennungsluft
dem ersten und zweiten Teil des Ausbrennraumes zugeführL Die Anlage zum Verbrennen
fester, flüssiger oder teigiger Stoffe besteht aus einem rotierenden Drehofen mit
Einrichtungen zum Zuführen der zu verbrennenden Stoffe und der vorgewärmten Verbrennungsluft
am Eingang, einem feststehenden, aus mehreren durch senkrechte Wände abgetrennten
Teilen bestehenden Ausbrennraum am Ausgang des Drehofens, einer Einrichtung zum
Zuführen von Luft oder Brenngasen in den Wänden des ersten und zweiten Teiles des
Ausbrennraumes, Einrichtungen zum Zuführen von Luft in die folgenden Teile des Ausbrennraumes,
einem Wärmetauscher zum teilweisen Ab-
kühlen der Verbrennungsgase im dritten
Teil, einem Wärmetauscher zum weiteren Abkühlen der Verbrennungsgase und gleichzeitigen
Aufwärmen der Verbrennungsluft im vierten Teil, einem Abzugskanal am Ende des vierten
Teiles zum Abziehen der Rauchgase sowie Einrichtungen zum Austragen der unbrennbaren
Bestandteile im Boden des Ausbrennraumes und ist dadurch gekennzeichnet, daß oben
offene transportable Behälter am Boden des ersten Teiles des Ausbrennraumes zum
Verdampfen brennbarer Flüssigkeiten, eine oben offene Umlenkwand zur Verwirbelung
der Brenngase zwischen dem ersten und zweiten Teil des Ausbrennraumes und Einrichtungen
zum Verdüsen von Wasser mit brennbaren Stoffen im zweiten Teil des Ausbrennraumes
angeordnet sind.
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Die Wärmetauscher sind zur schnellen Herausnahme im dritten und vierten
Teil des Ausbrennraumes beweglich angeordnet; über ihnen sind in der Decke verschließbare
Deckel vorgesehen.
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Zur schnellen Auswechselung der Behälter ist am Boden des ersten Teiles
des Ausbrennraumes der Boden nach unten absenkbar ausgeführt, und neben den Behältern
sind in der Wand Türen angeordnet.
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Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung wird es erstmals möglich, Abfälle
mit hohem Wassergehalt sowie solche, die vor der Verbrennung schmelzen, sicher zu
verbrennen. Eine vorherige Trocknung oder eine Abscheidung vorhandenen Wassers ist
bei der Durchführung des Verfahrens nicht notwendig, da die bei der Verbrennung
erzeugte Wärme, gegebenenfalls unter Zugabe von Brenngas, ausreicht, um das Wasser
zu verdampfen. Das gleiche gilt für Abwässer mit schädlichen oder giftigen Abfallstoffen,
welche dem zweiten Teil des Verbrennungsraumes zugeführt und hier verdüst werden.
Dabei verdampft das Wasser, und die brennbaren Stoffe können als Pulver verbrannt
werden.
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Die Zeichnung stellt eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß
der Erfindung beispielsweise dar, und zwar zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt
durch die Verbrennungsanlage, F i g. 2 einen Querschnitt gemäß der Linie
A-A in Fig. 1 und F i g. 3 die Schaltung eines Speisewasservorwärmers
mit einem Abhitzekessel in einer Müllverbrennungsanlage.
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Die Anlage (F i g. 1) besteht aus einem mit geringer Neigung
auf Rollen 2 und 3 gelagerten Drehofen 1
mit einer gekühlten schrägen
Einlaufschurre 4 an der Eingangsöffnung 5. Diese Eingangsöffnung
5 des Drehofens 1 ist durch einen Kasten 6 nach außen abgedichtet.
Vor dem Kasten 6 befindet sich die Aufgabevorrichtung. Diese besitzt einen
Boden 7, welcher drehbar ist, so daß die in einem Faß aufgegebenen Abfälle
nach öffnen eines Schiebers 8 durch die Einlaufschurre 4 in den Drehofen
1 einfallen. Der Schieber 8 ist durch ein Seil 9 über Rollen
10 mit einem an der Außenseite befindlichen Schieber 11 so verbunden,
daß jeweils immer nur einer der beiden Schieber 8 oder 11 geöffnet
werden kann. Dadurch wird die Bedienungsmannschaft gegen aus dem Ofen herausschlagende
Flammen geschützt.
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Die pumpbaren Abfallstoffe werden dem Drehofen 1 aus einem
Behälter 12 durch eine Dickstoffpumpe 13 über eine Leitung 14 zugeführt.
Im Drehofen 1 werden die Abfallstoffe entweder durch im Kasten
6 angeordnete Brenner, in F i g. 1 nicht ange-# geben, oder durch
die Speicherwärme der Ausmauerung des Drehofens entzündet, in brennendem Zustand
durch die Drehung umgewälzt und ent' sprechend der Neigung des Drehofens
1 zur Austrittsöffnung 15 bewegt. Die Austrittsöffnung 15 mündet
in den ersten Teil 16 des feststehenden, gemauerten Ausbrennraumes. Hier
wird die Geschwindigkeit der Rauchgase stark herabgesetzt, so daß diese infolge
der dort herrschenden hohen Temperatur und bei
entsprechender Luftzugabe
durch mindestens eine öffnung 17 restlos ausbrennen.
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Zur Regelung der Temperatur in dem ersten Teil 16
des Ausbrennraumes
kann in der öffnung 17 ein Brenner angeordnet werden, in dem zusätzlich Gas
oder flüssige Brennstoffe verbrannt werden. Auf der dem Drehofen 1 gegenüberliegenden
Seite des ersten Teiles 16 des Ausbrennraumes werden im Mauerwerk Nischen
18 gebildet, die zur Aufnahme von transportablen Behältern 19 dienen.
Flüssige Brennstoffe, die viel Wasser enthalten, können bekanntlich nicht durch
Verdüsen in Brennern verbrannt werden, wenn das verdampfende Wasser der Flamme so
viel Wärme entzieht, daß sie erlöscht. Es ist deshalb notwendig, in den offenen
Behälter 19 eine oberflächige Verbrennung des brennbaren Anteils und eine
Verdampfung des Wasseranteils herbeizuführen.
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Hierbei hat es sich gezeigt, daß es kein feuerfestes Material gibt,
das bei höherem Wasseranteil noch wirtschaftliche Standzeiten besitzt. Aus diesem
Grund sind die Behälter 19 transportabel und so angeordnet, daß sie während
des Betriebes aus dem Ausbrennraum entfernt und gegen Reservebehälter ausgetauscht
werden können. Dies kann durch Absenkung des Bodens 47 unter den Behälter
19 oder durch öffnen der seitlich angeordneten Türen 20 geschehen. Für die
Auskleidung der Behälter 19 wählt man zweckmäßigerweise eine billige Stampfmasse,
da für einen Werkstoff höherer Oualität die nur unwesentlich längere Standzeit in
keinem Verhältnis zu dem Mehraufwand steht. Die Behälter 19 können von außen
'kontinuierlich durch Öffnungen 46 in den Türen 20 beschickt werden. Zur Beobachtung
des Flüssigkeitsstandes in den Behältern 19 sind in den Türen 20 außerdem
Beobachtungsfenster 21 angeordnet (F i g. 2).
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Die Rauchgase verlassen den ersten Teil 16 des Ausbrennraumes,
wobei durch eine senkrechte Umlenkwand 22 eine starke Verwirbelung erzielt wird,
und gelangen in den zweiten Teil 23 des Ausbrennraumes. In den Außenwänden
dieses Teiles 23 sind ähnliche öffnungen 24 wie im ersten Teil angeordnet,
die es ermöglichen, die Rauchgase mittels öl- oder Gasbrennern aufzuheizen.
In Strömungsrichtung hinter diesen öffnungen 24 ist eine Einrichtung zum Verdüsen
25 angeordnet, durch die verunreinigte flüssige Abfallstoffe eingesprüht
werden, wonach sie verdampfen. Die Verunreinigungen verbrennen bei der hohen Temperatur.
Eine Düsenreihe 26 zum Einblasen von Verbrennungsluft dient zur Regelung
der Temperatur und zum restlichen Ausbrennen der Brenngase. Diese gelangen über
eine weitere Umlenkungsöffnung 27, in der die Gase verwirbelt werden, in
den dritten Teil 28 des Ausbrennraumes, in welchem den Abgasen die restliche
Wärme weitgehend entzogen wird.
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Besonders bei der Verbrennung chemischer Rückstände können die Abgase
Bestandteile enthalten, die sowohl im Hoch- wie im Tieftemperaturgebiet Korrosion
hervorrufen. Sollen legierte, d. h. teuere Werkstoffe für den Wärmetauscher
vermieden werden, so dürfen die Wandtemperaturen des Wärmeaustauschers
29 nicht so hoch sein, daß starke Korrosion erfolgt. Außerdem können bei
hohen Wandtemperaturen aus der Asche der Abfälle störende Anbackungen entstehen.
Es hat sich nämlich gezeigt, daß sich, und zwar insbesondere bei chemischen Abfällen,
dann Aschen mit niedrigem Erweichungspunkt bilden können. Als zweckmäßig hat sich
erwiesen, wenn die Rohrwandtemperatur des Wärmetauschers 29 zwischen 120
und 250' C liegt.
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Dies wurde beispielsweise durch eine Kopplung des beschriebenen Verfahrens
mit einem Abhitzekessel erreicht, indem das Speisewasser für den Abhitzekessel,
welches vorher mit Fremddampf von 100 auf 200' C aufgewärmt wurde,
jetzt in der beschriebenen Anlage mit den Abgasen aufgeheizt wird.
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F i g. 3 zeigt die Schaltung eines Speisewasservorwärmers
31 mit einem Abhitzekessel einer Müllverbrennungsanlage. Kaltes Speisewasser
wird durch die Leitung 30 dem Vorwärmer 31 zugeführt, in welchem die
Aufwärmung durch Fremddampf über die Leitung 32 auf 1001 C erfolgt.
Das so erwärmte Speisewasser wird durch eine Speisepumpe 33 über die Leitung
34 dem Wärmetauscher 29 zugeführt, dort auf 200' C erwärmt und über
die Leitung 35 in den Abhitzekessel 36 gedrückt.
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Die Abgase gelangen dann nach einer weiteren Umlenkung 37 in
den vierten Teil 38 des Ausbrennraumes, wo die restliche Abkühlung der Abgase
erfolgt (F i g. 1). Diese dürfen jedoch, um den Taupunkt mit Sicherheit zu
vermeiden, nur bis zu einer Temperatur von etwa 3001 C abgekühlt werden.
Man verwendet zweckmäßig hierzu einen Luftvorwärmer 39,
in welchem die Verbrennungsluft
vorgewärmt wird. Die erwärmte Luft wird durch die Leitung 41 den einzelnen ölbrennem
und Luftöffnungen 17,24 und 42 sowie der Eingangsöffnung 5 des Drehofens
zugeleitet. Durch die Einführung vorgewärmter Luft in den Drehofen zünden die Abfälle
früher, und der Temperaturverlauf im Drehofen wird verbessert. Die Wärmetauscher
sind zur besseren Reinigung so angeordnet, daß sie ohne Demontage der Außenwände
des Ausbrennraumes nach Lösen der Leitungsanschlüsse durch bewegliche Deckel 40
in der Decke des Ausbrennraumes nach oben herausgezogen werden können. Die unbrennbaren
Bestandteile werden an den Abzugstrichtem 43, 44 und 45 durch Naßentschlacker abgezogen.