-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbrennen fester
Abfallstoffe mit einem Erhitzungsraum zur Trocknung und anschließenden Erhitzung
der Abfallstoffe und einem diesem nachgeschalteten Schmelzraum zur Verbrennung der
brennbaren Bestandteile der Abfallstoffe, Einschmelzung der unverbrennbaren Rückstände
und zum periodischen oder kontinuierlichen Ablassen des flüssigen Schmelzgutes,
bei der mehrere Düsen zur Einführung von vorzugsweise vorerhitzten Verbrennungsmitteln,
z. B. Heißluft, und gegebenenfalls Brennstoffen gleichsinnig schräg nach unten,
vorzugsweise auf ein im Schmelzraum befindliches Schlackenbad gerichtet sind (deutsche
Auslegeschrift 1168 005).
-
Es ist bereits eine Vorrichtung zum Verbrennen von festen Abfallstoffen
der zuvor genannten Art bekannt, bei der zum laufenden Transport der getrockneten
und erhitzten Abfallstoffe in Richtung zum Schmelzraum eine aus einem Wander- oder
Vorschubrost bestehende Fördereinrichtung vorgesehen ist. Dieser Wander- bzw. Vorschubrost,
der im Erhitzungsraum selbst angeordnet ist und mit Rücksicht auf den dort stattfindenden
Trocknungs- und Erhitzungsvorgang relativ lang und breit sein muß, wirft die Abfallstoffe,
wenn auch in relativ breiter Front, so doch nur an einer einzigen Stelle des Umfangs
des Schmelzraumes in diesen ab. Die vorerhitzten Verbrennungsmittel werden dort
mittels Düsen teils im Erhitzungsraum auf eine dünne Abfallschicht, teils von oben
her auf das im Schmelzraum befindliche Schlackenbad geblasen, wobei durch diese
Düsen zugleich auch die zum Einschmelzen der unverbrennbaren Rückstände erforderlichen
feinkörnigen festen oder flüssigen bzw. gasförmigen hochwertigen Brennstoffe in
den Schmelzraum eingeführt werden. Zwar lassen sich mittels dieser bekannten Vorrichtung
die Abfallstoffe ohne vorherige Zerkleinerung und Aufbereitung verarbeiten, jedoch
erfordert sie die ständige Zuführung eines hochwertigen teuren Zusatzbrennstoffes
(deutsche Auslegeschrift 1168 005).
-
Ferner ist eine Vorrichtung mit einem zum Teil mit flüssiger Schlacke
gefüllten Schacht zur Vergasung feinkörniger oder staubförmiger Brennstoffe, insbesondere
bituminöse Feinbraunkohle, bekannt, bei der eine Fördervorrichtung für den zu vergasenden
Brennstoff in den Schlackenkreislauf selbst und, getrennt hiervon, Düsen für die
Zuführung erhitzter Vergasungsmittel, z. B. Heißluft, im Boden des Schachtes ebenfalls
in den Schlackenkreislauf selbst einmünden, d. h. beide unterhalb des Schlackenspiegels
unmittelbar in das Schlackenbad des Schachtes selber einmünden, wobei durch die
hohe Geschwindigkeit, mit der sowohl die Vergasungsmittel als auch, getrennt von
diesen, der Brennstoff in die flüssige Schlacke eintreten, wie auch durch die Anordnung
der Düsen über nur einen Teil der Schachtbodenfläche neben einer innigen Durchwirbelung
von Vergasungsmitteln, Brennstoff und Schlacke auch eine kreisende Bewegung des
Schlackenbades erreicht wird. Zwar hat man diesen sogenannten »Schlackenbadgeneratorcc,
der namentlich für Sauerstoffvergasungsanlagen verwendet wurde, als »eine Art Allesfresser<<
bezeichnet, jedoch besteht bei dieser Vorrichtung der Nachteil, daß die im Schlackenbad
des Generator zu verarbeitenden Brennstoffe blasfähig, d. h. staub- bzw. zumindest
feinkömig sein müssen, d. h. vor ihrer Eindüsung in das Schlackenbad weitestgehend
zerkleinert und aufbereitet werden müssen (deutsche Patentschrift 897130, Zeitschrift
»Erdöl und Kohle(c, 1957, Nr.3, S.158, rechte Spalte, Abs. 2).
-
Weiterhin ist eine aus dem zuvor erwähnten Schlackenbadgenerator hervorgegangene
Vorrichtung zur Verbrennung von Stadtmüll bei gleichzeitiger Herstellung eines dem
Thomasmehl ähnlichen Phosphatdüngemittels bekanntgeworden, bei der Brenner für die
gemeinsame Eindüsung von Feinmüll und Rohphosphat, Staubkohle und Verbrennungsmitteln
(Heißluft) am Umfang eines als Schlackenbadgenerator dienenden zylindrischen Schachtes
gleichmäßig verteilt oberhalb des Schachtbodens angeordnet und schräg nach unten
annähernd tangential in die Oberschicht des etwa 50 cm hohen Schlackenbades, d.
h. also in die flüssige Schlacke hinein gerichtet sind und diese in ständig rotierender
Bewegung halten. Diese Vorrichtung bedingt aber eine besonders weitgetriebene und
daher sehr aufwendige Zerkleinerung und Aufbereitung des Mülls unter Ausscheidung
der Eisen- und Metallteile, um für die pneumatische Eindüsung in die flüssige Schlacke
einen blasfähigen Feinmüll mit einer Korngröße bis 10 mm der organischen, und bis
1 mm der anorganischen Substanzen zu erhalten. Abgesehen von dieser umständlichen
und einen erheblichen apparativen Aufwand erfordernden Feinzerkleinerung und Aufbereitung
des Mülls kommt dort aber die ständige Zugabe eines hochwertigen Brennstoffes, z.
B. Kohlenstaub, noch hinzu, und zwar dies auch dann, wenn dieser Schlackenbadgenerator
unter Verzicht auf Phosphatdüngererzeugung nur auf reine Wärmenutzung abgestellt
wird (Zeitschriften »Aufbereitungstechnik<<, 1960, Nr.8, S.337/338; »Gesundheits-Ingenieur«,
1963, Nr.6, S. 167/168).
-
Es ist auch eine Vorrichtung zum Verbrennen von Müll mit einer Müllverbrennungskammer
und einer dieser nachgeschalteten, mit einem ölbrenner ausgerüsteten Schlackenschmelzkammer
bekannt, bei der also die Verbrennung des Mülls und die Einschmelzung der festen
unverbrennbaren Rückstände örtlich voneinander getrennt erfolgt. Abgesehen davon,
daß auch bei dieser Vorrichtung der Müll vor bzw. zu seiner Verbrennung in der üblichen
Weise zerkleinert und aufbereitet werden muß, ist dort der ständige Verbrauch an
zum Einschmelzen der Verbrennungsrückstände erforderlichem Heizöl relativ hoch (deutsche
Patentschrift 1246 924).
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verbrennen
von festen Abfallstoffen der eingangs genannten Bauart zu schaffen, mit der verbrennliche
feste Abfallstoffe jeglicher Art, wie z. B. Stadtmüll, Chemiemüll und sonstiger
Industrie- und Gewerbemüll, allein für sich oder zugleich verarbeitet werden können,
und zwar ohne eine umständliche und teure Feinzerkleinerung und Aufbereitung der
Abfallstoffe und zudem auch weitestgehend ohne Einsatz hochwertiger teurer Brennstoffe
bei gleichwohl restloser Verbrennung aller brennbaren Substanzen der Abfälle, optimaler
Wärmeausnutzung, vollständiger Verflüssigung der Verbrennungsrückstände und homogener
Einbindung auch von hochschmelzenden Anteilen der Abfallstoffe zu einem chemisch
neutralen, wasserunlöslichen und homogenen verwertbaren Schmelzprodukt, wobei zudem
dieser Vorrichtung universell sein, d. h. es ermöglichen soll, abgesehen von festen
Abfallstoffen, auch flüssige, bildsame oder pastenartige Industrie-
-abfälle
ebenfalls unter optimaler Wärmeausnutzung und mit gleichem Erfolg verarbeiten zu
können.
-
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch einen den zylindrischen
Schmelzraum konzentrisch umschließenden und um ihn rotierenden, mit einem regelbaren
Antrieb versehenen Ringteller zur Aufnahme der im Erhitzungsraum getrockneten und
erhitzten Abfallstoffe, eine an der Schmelzraumwand oben angeschlossene ringförmige
Rutsche und Abstreifer zur gleichmäßigen Eintragung der Abfallstoffe vom Ringteller
rings um die und entlang der Schmelzraumwand in den Schmelzraum hinein, auf dem
ganzen Umfang der Schmelzraumwand gleichmäßig verteilte Düsenrohre zur Einführung
von Verbrennungsmitteln, staubförmigen und gegebenenfalls flüssigen Abfallstoffen
oder/und Brennstoffen, welche Düsenrohre in den Schmelzraum so weit hineinragen,
daß sie den ringzylindrischen Strom der an und ringsum entlang der Schmelzraumwand
herabfließenden festen Abfallstoffe vollständig durchdringen und ihre Mündungen
sich außerhalb dieses Ringstromes innerhalb des durch ihn gebildeten zylindrischen
Hohlraumes befinden, Öffnungen im oberen Teil der Schmelzraumwand und einen zwischen
dem Schmelzraum und dem Erhitzungsraum angeordneten Verbindungskanal zur Abführung
eines Teilstromes der Verbrennungsgase aus dem Schmelzraum in den Erhitzungsraum
sowie eine im Schmelzraum angeordnete öffnung zur Abführung der restlichen Verbrennungsgase
zu den Einrichtungen für die Abhitzeverwertung und Nachbehandlung der Abgase.
-
Eine bevorzugte Ausführung dieser Vorrichtung kann erfindungsgemäß
darin bestehen, daß der Erhitzungsraum aus einem senkrechten Schacht besteht, in
welchem drehbare, einzeln oder in Gruppen gegeneinander versetzt übereinander angeordnete
Stachelwalzen vorgesehen sind, durch welche die auf sie abgeworfene Abfallstoffe
durch den Erhitzungsraum geführt werden, und daß der Erhitzungsraum am unteren Ende
eine Öffnung für den Austritt der Abfallstoffe und den Eintritt von warmen Abgasen
und an seinem oberen Ende einen Ausgang für die Abgase und die von diesem mitgetragenen
staubförmigen Anteile der Abfallstoffe aufweist.
-
Hierbei kann gemäß der Erfindung die gegenseitige Entfernung (Teilung)
der Stacheln bei den oberen Stachelwalzen am größten sein und zu den unteren Walzen
hin abnehmen.
-
Ferner kann nach der Erfindung eine vorteilhafte Ausgestaltung der
Vorrichtung darin bestehen, daß der Ringteller außen von einem gasdichten Ringkanal
umschlossen, in diesem die Lagerung und der Antrieb des Ringtellers angeordnet und
an ihm mindestens ein Eintrittstutzen zur vorzugsweise tangentialen Einführung von
kühlen und entstaubten Abgasen vorgesehen ist und daß zwischen dem Ringkanal und
dem Ringteller an den beiden Rändern des letzteren für den Eintritt der kühlen Abgase
in den oberhalb von ihm angeordneten Verbindungskanal Schlitze frei gelassen sind.
-
Dank des den Schmelzraum völlig umschließenden und um ihn rotierenden
Ringtellers in Verbindung mit der ringförmigen Rutsche und den Abstreifern wird
erreicht, daß die Abfallstoffe rings um den ganzen Umfang des zylindrischen Schmelzraumes
gleichmäßig verteilt und auch gleichmäßig auf dem ganzen Umfang der Schmelzraumwand
in den Schmelzraum eingetragen werden und daher in Form eines ringzylindrischen
Stromes an der Innenfläche der Schmelzraumwand herabfließen, wobei sie den Verbrennungsmitteln
eine große Angriffsfläche bieten und wobei durch ihren Fluß an und entlang der Schmelzraumwand
der Verbrennungsablauf im Innern dieses »Abfallstoff-Ringes« nicht gestört wird,
so daß dort eine hohe Temperatur aufrechterhalten und daher auch eine optimale Wärmeübertragung
durch Strahlung auf die Abfallstoffe erreicht wird. Somit wird bereits während ihres
Herabfließens an der Schmelzraumwand die Reaktionsbereitschaft der Abfallstoffe
ganz erheblich gesteigert.
-
Die den in Form eines Kreisringzylinders an der Schmelzraumwand herabfließenden
Strom der Abfallstoffe gleichsam wie Tunnelstollen durchquerenden Düsenrohre haben
in mehrfacher Hinsicht eine besonders vorteilhafte Wirkung.
-
Einerseits wird der Fluß der Abfallstoffe durch die Strahlen der Verbrennungsmittel
nicht gestört, und andererseits üben die Strahlen der erst außerhalb der Abfallstoffe,
d. h. innerhalb des von dem Ringstrom begrenzten zylinderförmigen Hohlraumes mit
hoher Geschwindigkeit aus den Düsenrohren austretenden Verbrennungsmittel unter
Bildung von Wirbeln aus den heißen Verbrennungsgasen eine Saugwirkung auf die herabfließenden
Abfallstoffe aus, wodurch deren feinkörnige Bestandteile aus dem Ringstrom herausgerissen
und ins Innere des Schmelzraumes, d. h. in den von dem Ringstrom gebildeten Hohlraum
getragen werden, wo sie schwebend unter hoher Turbulenz verbrennen. Auch flüchtige
Bestandteile der organischen Abfallstoffe, die sich durch die starke, vom Innern
des Schmelzraumes ausgehende Wärmestrahlung bilden bzw. ausgetrieben werden, werden
auf diese Weise abgesaugt und verbrannt. Hingegen fallen die grobkörnigen und stückigen
Abfallstoffe auf den Boden des Schmelzraumes und brennen dort aus, da die Düsenrohre
und damit die Verbrennungsmittelstrahlen schräg nach unten in den Schmelzraum gerichtet
sind.
-
Aus diesen Gründen kann die Maßnahme, die Düsenrohre tunnelstollenartig
quer durch die in Form eines Ringstromes herabfließenden Abfallstoffe hindurchragen
zu lassen und dadurch die Verbrennungsmittel mit praktisch unverminderter Geschwindigkeit
in einen von diesem Ringstrom gebildeten zylinderförmigen Hohlraum hineinzublasen,
dem bisher üblichen Einblasen von Verbrennungsmitteln in oder auf die flüssige Schlacke
des Schlackenbades beim bereits bekannten Schlackenbadgenerator (deutsche Patentschrift
897 310. Zeitschriften »Erdöl und Kohle«, 1957, N. 3, S. 158, rechte Spalte, Abs.
2; »Aufbereitungstechnik«, 1960, Nr. 8, S. 337/338; »Gesundheits-Ingenieur«, 1963,
Nr. 6, S.167/168; deutsche Auslegeschrift 1168 005) nicht gleichgestellt werden.
-
Zwar kann bei einer Variante der erfindungsgemäßen Verbrennungsvorrichtung,
wie bei dem bekannten Schlackenbadgenerator, im Schmelzraum ein Schlackenbad vorgesehen
sein und dabei ebenfalls ein Teil der Strömungsenergie der Verbrennungsmittel auf
dieses Schlackenbad übertragen werden, jedoch ist auch bei dieser Ausführung der
Vorrichtung die zuvor erläuterte, auf die an der Schmelzraumwand herabfließenden
Abfallstoffe ausgeübte intensive Saugwirkung von primärer Bedeutung.
-
Durch diese Saugwirkung wird auf neuartige Weise eine vorteilhafte
selektive Verbrennung der Abfallstoffe erreicht, indem nunmehr die Entgasungsprodukte
und
die staubförmigen bzw. feinkörnigen Substanzen im Schmelzraum schwebend unter hoher
Turbulenz verbrannt werden, während die grobkörnigen und stückigen Stoffe am Boden
des Schmelzraumes bzw. im Schlackenbad ausbrennen und deren Rückstände in den schmelzflüssigen
Zustand übergeführt werden.
-
Der durch die Vorrichtung erzielte technische Fortschritt besteht
darin, daß feste, flüssige und bildsame Abfallstoffe gleich günstig bei hoher Temperatur
im Schmelzraum verbrannt werden können, wobei sie auf Grund ihrer gleichmäßigen
Verteilung und Führung über den gesamten Umfang der Schmelzraumwand durch optimale
Übertragung der Wärmestrahlung aus dem Innern des Schmelzraumes in eine hohe Reaktionsbereitschaft
versetzt werden und durch die selektive Verbrennung der Abfallstoffe (schwebendes
Feinkorn und Entgasungsprodukte bei hoher Turbulenz im Innern des Schmelzraumes)
die höchste Temperaturkonzentration im Innern des Schmelzraumes erreicht wird. Deshalb
können mittels dieser Vorrichtung auch Abfallstoffe mit relativ niedrigem Heizwert,
wie z. B. Stadtmüll, ohne Zugabe teurer hochwertiger Brennstoffe unter vollständiger
Verflüssigung der Schlacke verbrannt und dadurch in verwertbare Produkte verwandelt
werden. Der Wärmeentzug durch die Schmelzraumwand ist infolge - ihrer Abschirmung
durch die an ihr herabfließenden Abfallstoffe denkbar gering, so daß die im Schmelzraum
entbundene Wärme in höchster Temperaturlage direkt dem Schmelzprozeß zugute kommt.
Zudem ist die Vorrichtung universal verwendbar, d. h., es können mit ihr neben allen
festen verbrennlichen auch flüssige, bildsame oder pastenartige Abfallstoffe, wie
z. B. Müll der chemischen Industrie oder sonstiger Gewerbemülle mannigfacher Art,
gleichzeitig im Schmelzraum bei höchstem Durchsatz verarbeitet werden, wobei gegenüber
dem bereits bekannten Schlackengenerator für die Stadtmüllverbrennung, sei es nun
mit oder ohne Kombination mit Phosphatdüngererzeugung, noch der weitere erhebliche
Vorteil hinzukommt, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Abfallstoffe,
namentlich Stadtmüll, direkt, d. h. so wie sie angeliefert werden, also ohne umständliche
Feinzerkleinerung und Aufbereitung, wie Ausscheidung von Eisen- und sonstigen Metallteilen,
verbrannt werden können und daß hochwertiger Brennstoff nicht oder nur in geringer
Menge bzw. nur zum Anfahren der Vorrichtung zugesetzt zu werden braucht.
-
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß
der Erfindung vereinfacht dar, und zwar zeigt F i g.1 einen senkrechten Mittelschnitt
durch die Vorrichtung und F i g. 2 einen waagerechten Querschnitt durch den Schmelzraum
der Vorrichtung der F i g.1, entlang der Linie II-II.
-
Die zu verbrennenden Abfallstoffe werden aus einem Sammelbunker 34
mittels eines Förderbandes 35 kontinuierlich in einen im wesentlichen aus einem
senkrechten Schacht bestehenden Erhitzungsraum 1 eingetragen, in welchem sie zunächst
auf eine oberste Gruppe von mit Stacheln 17 versehenen Stachelwalzen 14 fallen.
Die mit einem regelbaren Antrieb ausgerüsteten Stachelwalzen 14 rotieren in dem
durch zwei Pfeile angedeuteten gleichen Drehsinn und führen das stückige und grobkörnige
Gut über sich hinweg, während sie das die feinkörnigen Anteile der Abfallstoffe
zwischen sich durchfallen lassen. Das, grobe Gut fällt dann auf eine tiefer angeordnete
Gruppe von Stachelwalzen 14, die gegenüber den oberen Stachelwalzen versetzt sind
und deren Drehsinn dem der oberen Walzen entgegengesetzt ist. Diese Bewegung der
Abfallstoffe von Walzengruppe zu Walzengruppe kann sich entsprechend dem Feuchtigkeitsgehalt
und der Beschaffenheit der Abfallstoffe mehrmals wiederholen. In F i g.1 sind drei
Gruppen von Stachelwalzen 14 gegeneinander versetzt übereinander angeordnet. Unter
der untersten Walzengruppe ist noch eine einzige Stachelwalze vorgesehen, zwischen
deren aus den Stacheln 17 gebildeten Kränzen feststehende, an einer Schachtwand
36 befestigte Stacheln 37 eingreifen und so zwischen den Walzenstacheln 17 festgehaltenes
Gut abstreifen. Die so durch den Erhitzungsraum 1 geführten Abfallstoffe werden
durch eine Schurre 15 aus dem Schacht abgeführt, wobei ihnen warme Abgase, die von
unten her in die Schurre 15 eintreten, entgegengeführt werden und dann unter Abgabe
ihrer fühlbaren Wärme an die Abfallstoffe, die dadurch zunächst getrocknet und darauf
erhitzt werden, den Erhitzungsraum 1 von unten nach oben durchziehen. Diese warmen
Abgase kommen auf ihrem Strömungswege sowohl mit den herabrieselnden als auch mit
den auf den Stachelwalzen 14 liegenden Abfallstoffen in innige Berührung, und sie
tragen entsprechend ihrer Strömungsgeschwindigkeit im Erhitzungsraum 1 staubförmige
und mehr oder weniger feinkörnige Stoffe mit und verlassen zusammen mit diesen und
den bei der Erhitzung der Abfallstoffe entstehenden Dämpfen und gasförmigen Produkten
den Erhitzungsraum durch einen oberen Ausgang 16.
-
Die durch die Schurre 15 aus dem Erhitzungsraum 1 ausgetragenen Abfälle
gelangen nunmehr auf einen Ringteller 2, der gleichachsig einen im wesentlichen
zylinderförmigen Schmelzraum 3 umschließt und drehbar um seine senkrechte Achse
gelagert ist. Oberhalb des Ringtellers 2 ist ein ringförmiger Kanal 9 angeordnet,
der um den Schmelzraum 3 herumgeführt ist und in welchen die Schurre 15 von
oben her einmündet. Ein nach außen gasdichter äußerer Ringkanal 18 umschließt den
Ringkanal 9 wie auch den Ringteller 2 selbst. Im gasdichten Ringkanal 18 ist die
Lagerung des Ringtellers 2 untergebracht, die aus Lagerböcken 19 und den Ringteller
2 tragenden Tragrollen 38 sowie Lagerböcken 20 und Führungsrollen 39 besteht, wobei
die letzteren an einer am Ringteller 2 vorgesehenen, senkrecht nach unten ragenden,
ringförmigen Führungsleiste 40
anliegen. Am Ringteller 2 ist unten am äußeren
Rand ein Zahnkranz 41 befestigt, in den ein Ritzel 21 eingreift, welches von einem
Motor 23 über ein Regelgetriebe 22 angetrieben wird. Der rotierende Ringteller 2
verteilt die Abfallstoffe gleichmäßig über den ganzen Umfang des Schmelzraumes 3.
In der mit 5 bezeichneten Wand des Schmelzraumes 3 sind längliche rechteckige Öffnungen
8 für die Einführung der Abfallstoffe in den Schmelzraum 3 vorgesehen. In F i g.1
nicht dargestellte Abstreifer dienen zur gleichmäßigen Eintragung der Abfallstoffe
über den gesamten Umfang des Schmelzraumes 3 und werfen die Abfallstoffe auf eine
konische Rutsche 4 ab, von der sie rings um den ganzen Umfang des Schmelz= raumes
3 entlang der Schmelzraumwand 5 in Form eines ringzylindrischen Stromes abfließen.
Die
Öffnungen 8 dienen zugleich zur Abführung eines Teiles der im Schmelzraum 3 erzeugten
Verbrennungsgase über den inneren Ringkanal 9 zum Erhitzungsraum 1. Da diese Gase
eine sehr hohe Temperatur aufweisen, werden sie im RingkanäT9 mit kühlen Abgasen
gemischt, die aus einer Leitung 42 hinter zwei der Abhitzeverwertung der Abgase
dienenden Wärmeaustauschern 11 und 12 und einem Gasentstauber 13 entnommen und über
eine Leitung 43, ein Gebläse 44 und eine Leitung 45 in den äußeren Ringkanal
18 geführt werden. Diese kühlen Abgase, die vorteilhaft in tangentialer Richtung
in den äußeren Ringkanal 18 eingeführt werden, strömen von diesem durch zwei
Ringschlitze 25 und 26, die durch den äußeren Rand des Ringtellers 2 und einer seitlichen
Begrenzungswand des inneren Ringkanals 9 einerseits und zwischen dem inneren Rand
des Ringtellers 2 und dem oberen Rand der konischen Rutsche 4 andererseits gebildet
werden, in den inneren Ringkanal 9, in welchem sie sich mit den aus dem Schmelzraum
3 abgeführten heißen Verbrennungsgasen mischen. Hierdurch wird der Ringteller 2
vor überhitzung geschützt und sein Verklemmen durch Eindringen von Abfallstoffen
in die beiden Schlitze 25 und 26 vermieden.
-
Die Trocknung und Erhitzung der Abfallstoffe im Erhitzungsraum 1 wird
daher durch die Menge und Temperatur der in den Erhitzungsraum 1 eingeführten
Abgase geregelt, indem den heißen Verbrennungsgasen kühle Abgase zugemischt werden.
Eine weitere Beeinflussung des Erhitzungsvorganges ist dadurch möglich, daß die
Verbrennung im Schmelzraum 3 mit Luftüberschuß erfolgt, wodurch am Ringteller 2
und zum Teil schon im Erhitzungsraum 1 ein entsprechender Abbrand, d. h. eine Teilverbrennung
leicht brennbarer Anteile der Abfallstoffe unter Wärmeentbindung erzielt wird. Dasselbe
kann aber auch durch Luftzuführung in den inneren Ringkanal 9 oder äußeren Ringkanal
18 erreicht werden. In F i g. 1 ist hierfür eine Luftleitung 46 vorgesehen,
die in die Abzweigleitung 45 der nachbehandelten kühlen Abgase einmündet und somit
über diese mit dem äußeren Ringkanal 18 verbunden ist.
-
Am Umfang der Schmelzraumwand 5 sind gleichmäßig verteilt Zweistoffdüsen
6 angeordnet, durch die vorerhitzte Luft, staubförmige Abfälle aus den mit 31 und
32 bezeichneten Gasentstaubern, flüssige Abfallstoffe und/oder Brennstoffe sowie
bildsame oder pastenartige Abfälle in den Schmelzraum 3 eingeführt werden. Diese
Düsen 6, von denen in der Zeichnung der besseren übersieht wegen nur vier dargestellt
sind (vgl. insbesondere F i g. 2), werden durch ein Gebläse 47 mit vorerhitzter
Luft versorgt, welches diese Luft über eine Leitung 48 durch den Wärmeaustauscher
11 und über eine Leitung 49 in eine Ringleitung 50 führt, von der sie durch Leitungen
51 auf die Düsen 6 verteilt wird. Die im Gasentstauber 31 anfallenden staubförmigen
Abfälle werden mittels einer Staubpumpe 52 unter Verwendung von Trägerluft über
eine Staubleitung 53 in die Düsen 6 gefördert. In entsprechender Weise gelangen
die staubförmigen Abfälle vom Gasentstauber 32 über eine Staubpumpe 54 und eine
Staubleitung 55 zu den Düsen 6, wo sie sich mit der Verbrennungsluft vereinigen
und zusammen mit dieser in den Schmelzraum 3 strömen. Brennbare flüssige Abfallstoffe
oder gegebenenfalls Brennstoffe werden anderen Düsen 6' über eine Leitung
56 zugeführt, die mit einer Düse 34
verbunden ist, die sich zentral
innerhalb der Düse 6' befindet und derart ausgebildet ist, daß die genannten Stoffe
unter eigenem Druck oder mittels Preßluft oder Dampf zerstäubt werden.
-
Für bildsame oder pastenartige Abfallstoffe wird eine ähnliche Düsenkombination
verwendet, wie sie zuvor erläutert wurde. Durch ein in einer Winddüse zentral angeordnetes
Rohr, welches sich vorzugsweise konisch erweitert und bis an das Ende der Winddüse
erstreckt, werden diese Stoffe, z. B. mittels Preßschnecken oder Kolbenpressen,
unter Druck in den Schmelzraum 3 eingeführt.
-
Ein Boden 57 des Schmelzraumes 3 ist wannenartig ausgebildet, um ein
Schlackenbad 30 aufzunehmen, dessen Höhe, d. h. Schlackenbadspiegel durch eine seitlich
in der Schmelzraumwand 5 angeordnete Abzugöffnung 7 für die flüssige Schlacke aufrechterhalten
wird.
-
Die Düsen 6, die in Richtung auf die Oberfläche des Schlackenbades
30 schräg nach unten geneigt sind, sind als relativ lange Düsenrohre ausgebildet
und ragen so weit in den Schmelzraum 3 hinein, daß sie den ringzylindrischen Strom
der an und ringsum entlang der Schmelzraumwand 5 herbabfallenden festen Abfallstoffe
gleichsam wie ein Tunnelstollen vollständig durchdringen und ihre Mündungen sich
außerhalb dieses Ringstromes innerhalb des durch ihn zentral im Schmelzraum 3 gebildeten
zylindrischen Hohlraumes befinden, wie dies in F i g. 1 an der linken Seite der
Schmelzraumwand 5 deutlich gezeigt ist.
-
Die Achsrichtungen der Düsen 6 berühren in ihrer Projektion auf die
Oberfläche des Schlackenbandes 30 als gleichsinnige Tangenten einen auf dieser Oberfläche
gedachten Kreis 33 (vgl. F i g. 2), dessen Umfang gleich oder kleiner ist als der
halbe Umfang des Schlackenbandes 30. Bei großen Schmelzräumen 3 wird zur besseren
Verteilung der Verbrennungsmittel und der mit diesen eingeführten Stoffe eine größere
Anzahl von Düsen 6 vorgesehen, deren Richtungsprojektion gruppenweise mehrere zum
Umfang des Schlackenbades 30 konzentrische Kreise mit verschiedenen Durchmessern
gleichsinnig berühren.
-
Die homogene flüssige Schlacke, die durch die Abzugöffnung 7 in dem
Maße abgeführt wird, als sich neue bildet, wird über ein Fallrohr 60 in eine Schlackenwanne
58 geführt, dort mit Wasser granuliert und aus der Schlackenwanne 58 in bekannter
Weise, z. B. durch ein in F i g. 1 nicht dargestelltes Kratzerband, ausgetragen
und auf ein Förderband 59 abgeworfen, welches die granulierte Schlacke zu einem
Bunker befördert. Durch die Abzugöffnung 7 werden außer der flüssigen Schlacke auch
heiße Verbrennungsgase aus dem Schmelzraum 3 abgezogen, um ein Einfrieren der wassergekühlten
Öffnung zu vermeiden. Diese heißen Verbrennungsgase werden dann zusammen mit dem
beim Granulieren der flüssigen Schlacke entstandenen Wasserdampf vom Fallrohr 60
über eine Leitung 61 in den Abgasstrom, z. B. in die Abgasleitung 42, zurückgeleitet.
Im Boden 57 des Schmelzraumes 3 ist eine Abstichöffnung 62 vorgesehen, um bei Stillsetzung
der Anlage das Schlackenbad 30 abzulassen bzw. flüssige Metalle, die sich unterhalb
der flüssigen Schlacke am Boden 57 sammeln, periodisch abzuziehen.
-
Die bei der Verbrennung der Abfallstoffe gebildeten Verbrennungsgase
werden vom Schmelzraum 3 zum Teil zur Trocknung und Erhitzung der Abfall-
Stoffe
über die Öffnungen 8 der Schmelzraumwand 5 abgezogen. Der Rest der Verbrennungsgase
zieht durch eine öffnung 10 aus dem Schmelzraum 3 ab und wird in einen zylindrischen
Mischraum 27 geführt. Die Öffnung 10 hat einen erheblich engeren Querschnitt als
der Schmelzraum 3, um den Drall der Verbrennungsgase bei ihrem Austritt aus dem
Schmelzraum 3 zu verstärken. Hierdurch werden im Gasstrom noch schwebende Schlackenteilchen
ausgeschleudert und dann entlang der Wand in den Schmelzraum 3 zurückgeführt.
-
Die aus dem Erhitzungsraum 1 durch den oberen Ausgang 16 abgeführten
Abgase strömen durch eine Leitung 63 zum Gasentstauber 31, in welchem die von den
Abgasen mitgetragenen staubförmigen Abfälle abgeschieden werden. Die so gereinigten
Abgase werden über eine Leitung 64 mittels eines Gebläses abgezogen und über eine
Leitung 66 in eine Ringleitung 67 gefördert, aus der sie über Leitungen 68 durch
in der Wand des zylindrischen Mischraumes 27 auf dessen Umfang gleichmäßig verteilte
Öffnungen 28 tangential in den Mischraum 27 eintreten. Zur Regelung
der Temperatur im Mischraum 27 kann diesem noch ein Teil kühler Abgase aus der Abgasleitung
42 zugeführt werden, indem ein Gebläse 70 diesen Teil der kühlen Abgase über eine
Abzweigleitung 69 der Abgasleitung 42 ansaugt und ihn über eine Leitung 71 ebenfalls
in die Ringleitung 67 drückt. Im Mischraum 27 werden die tangential eingeblasenen
Abgase mit den heißen Verbrennungsgasen aus dem Schmelzraum 3 intensiv vermischt
und dann durch eine Leitung 72 zur Abhitzeverwertung abgeführt.
-
Die Abhitzeverwertung der Abgase erfolgt im Wärmeaustauscher 11 zur
Luftvorwärmung und im als Abhitzekessel ausgebildeten Wärmeaustauscher 12 zur Dampferzeugung.
Hierzu wird aus der Leitung 72 ein Teilstrom der Abgase über eine eine Abzweigleitung
73 dem Wärmeaustauscher 11 zugeführt, in dessen Abgasaustrittsleitung 74 eine Drosselklappe
75 als Regelorgan vorgesehen ist. Der andere, restliche Teilstrom der Abgase wird
über eine Leitung 76 in den Abhitzekesse112 geführt, der aus einem Dampfüberhitzer,
Verdampfer und Speisewasservorwärmer besteht. Aus dem Abhitzekessel 12 treten die
Abgase über eine Leitung 77 aus, in der sich ebenfalls eine Drosselklappe 78 befindet.
-
Die Abgase werden zu ihrer Entstaubung über die beiden Leitungen 74
und 77 in einen gemeinsamen Fliehkraftabscheider 13 und von diesem über die Leitung
42 mittels eines in F i g.1 nicht dargestellten Saugzuggebläses über einen Schornstein
in Freie geführt.
-
Die Wand 5 des Schmelzraumes 3 und gegebenenfalls auch zylindrische
Wand des Mischraumes 27 werden von einem in F i g.1 nicht dargestellten, Rohr an
Rohr verlegten Röhrensystem gebildet, in welchem Wasser im Naturumlauf oder Zwangsdurchlauf
verdampft wird. Dieses Röhrensystem, welches mit einem gasdichten Mantel umgeben
ist, besitzt vorzugsweise mit dem Abhitzekesse112 eine gemeinsame Dampftrommel,
von welcher der in beiden erzeugte Saftdampf zum Überhitzer geleitet wird.
-
Beispiel In der beschriebenen Vorrichtung soll ein Stadtmüll mit einem
unteren Heizwert von etwa 1200 kcal/kg verbrannt werden, wobei dieser Stadtmüll
eine durchschnittliche Zusammensetzung von 45% Feuchtigkeit, 25% brennbaren Bestandteilen
und 30% anorganischen Bestandteilen (Asche) aufweist.
-
Bei einem täglichen Durchsatz von etwa 100 t Stadtmüll werden im Durchschnitt
stündlich 4,17 t Müll durch das Förderband 35 in den Erhitzungsraum 1 eingeführt.
Diesem Müll strömen 3000 Nm3/h warme Abgase entgegen, die beladen mit dem Wasserdampf
aus der Feuchtigkeit und etwa 200 kg/h Staub aus dem Müll den Erhitzungsraum-l mit
einer Temperatur von 200° C verlassen. In der Entstaubungseinrichtung 31 wird der
Staub von diesen Abgasen abgetrennt, wonach die so gereinigten Abgase in den Mischraum
27 geführt werden.
-
Im Schmelzraum 3 wird der getrocknete und erhitzte Müll mit 7700 Nm3/h
Luft verbrannt, die im Wärmeaustauscher 11 auf 700° C vorgewärmt und durch
die Düsen 6 in den Schmelzraum 3 eingeblasen wurde. Auch der Staub aus den beiden
Gasentstaubern 31 und 32, zusammen etwa 250 kg/h, wird durch die Düsen 6 in den
Schmelzraum 3 eingeführt. In der Schmelzzone herrscht dann eine Temperatur von etwa
1800° C. Im. Schlackenbad 30 werden die anorganischen Bestandteile des Mülls homogen
eingeschmolzen. Durch die Abzugöffnung 7 fließt stündlich 1,2 t Schlacke ab, die
aus der mit Wasser gefüllten Schlackenwanne 58 granuliert ausgetragen wird.
-
Der lichte Durchmesser des Schmelzraumes 3 beträgt 1400 mm, die Höhe
des Schlackenbades 30 beträgt 400 mm.
-
Durch die öffnungen 8 werden 1700 Nm3/h Verbrennungsgase aus dem Schmelzraum
3 abgezogen, die sich im Ringkanal 9 mit 1900 Nm3/h kühlen Abgasen aus der Leitung
42 mischen und dann in den Erhitzungsraum 1 geführt werden. Durch die Austrittöffnung
10 des Schmelzraumes 3 werden 6700 Nm3/h Verbrennungsgase abgeführt, die mit einer
Temperatur von etwa 1450° C in den Mischraum 27 eintreten. Diese Verbrennungsgase
mischen sich im Mischraum 27 mit 5800 Nm3/h Abgasen aus dem Erhitzungsraum 1 und
aus der Abgasleitung 42. Somit verlassen 12 500 Nm3/h Mischgase den Mischraum 27
mit einer Temperatur von 900° C durch den oberen Ausgang 29, von welchem ein Teilstrom
von 6900 Nm3/h in den Wärmeaustauscher 11 zur Vorwärmung der Verbrennungsluft und
der Rest in den Abhitzekesse112 geführt wird. Diese Abgase werden dann im nachgeschalteten,
beiden gemeinsamen Gasentstauber 13 entstaubt und verlassen diesen mit einer Temperatur
von 200° C durch die Leitung 42, auf der 10 550 Nms/h durch das Saugzuggebläse über
den Schornstein ins Freie gefördert werden.
-
Der Schmelzraum 3 und die Abführung der Verbrennungsgase bis zum Mischraum
27 sind als Dampfkessel ausgebildet und mit dem Abhitzekesse112, in welchem sich
der Dampfüberhitzer, Verdampfer und Speisewasservorwärmer befinden, zu einem einzigen,
in sich geschlossenen Kesselsystem vereinigt. Diesem Dampfkesselsystem werden -
etwa 5,5 m3/h Kesselspeisewasser zugeführt, und es werden in ihm etwa 5 t/h Dampf
mit einem Druck von 100 ata und einer Temperatur von 450° C erzeugt.
-
Die Anlage wird mit Heizöl oder, falls verfügbar, mit Abfallöl angefahren,
welches durch die Leitung 56 den Düsen 6 zugeführt und im Schmelzraum 3 zunächst
mit
noch kalter Verbrennungsluft verbrannt wird. Im gleichen Maße, wie die Teile der
Anlage hierdurch erwärmt werden, wird Müll in den Erhitzungsraum 1 eingetragen.
Sobald die erforderlichen Betriebstemperaturen erreicht sind, wird die Heizölzufuhr
abgeschaltet. Wenn der Heizwert des Stadtmülls vorübergehend wesentlich unter 1200
kcal/kg absinkt, werden die ölbrenner wieder in Betrieb genommen, um die Temperatur
und den Schmelzvorgang im Schmelzraum 3 aufrechtzuerhalten.