DE2444641B2 - Trocknungs- und verbrennungsofen fuer feststoffhaltige materialien, wie schlaemme und dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Trocknungs- und Verbrennungsofen für feststoffhaltige Materialien, wie Schlämme u. dgl., mit wenigstens einem im wesentlichen horizontalen Herd, einer sich durch den Mittelpunkt des Herdes nach oben erstreckenden, drehbaren zentralen Welle, an der wenigstens ein sich radial nach außen über den Herd erstreckender Rührarm befestigt ist, und mit Rührzähnen, die sich von den Rührarmen bis nahezu zum Herdboden nach unten erstrecken und relativ zur Längsachse ihrer zugehörigen Rührarme schräg angeordnet sind, um das zu behandelnde Material mit einer Radial- und einer Umfangsflußkomponente über den Herd zu schieben. Das erfindungsgemäße Konzept ist insbesondere neben anderen möglichen Anwendungsfällen dazu geeignet, z. B. Abfall- oder Abwasserschlamm, Rösterze u. dgl. zu behandeln.

Um das Problem der Luftverschmutzung zu vermeiden, richtet sich die Erfindung insbesondere auf eine wesentliche Verringerung von teüchenförmiger Materie, Kohlenwasserstoffen, Carbonylen, sichtbarem Rauch und anderen Verunreinigungen im Abgas der öfen. Bislang enthielten diese Gase Partikel, unerwünschte gasförmige Bestandteile und stabile organische Aerosole (einschließlich Teerdampf oder Teerdunst), wobei diese Verunreinigungen im wesentlichen

Folge einer unvollständigen Verbrennung waren. Da sie bekanntlich schädliche Auswirkungen auf die Gesundheit ausüben können, stellen sie ein wesentliches Problem hinsichtlich der Luftverschmutzung dar. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Minimalanforderungen hinsichtlich der zulässigen, an die Atmosphäre abgegebenen schädlichen Stoffe seitens staatlicher Stellen konstant verschärft werden.

Aus der GB 4 68 887 ist bereits ein Trocknungs- und Verbrennungsofen mit dem eingangs erwähnten Aufbau bekannt, bei dem das zu behandelnde Material in eine oder mehreren übereinander angeordneten Etagen einer Rührwirkung mittels an über die einzelnen Etagen sich erstreckenden Rührarmen mit Rührzähnen unterworfen wird, wobei die Rührzähne in bezug auf die Längsachse der Rührarme so ausgerichtet sind, daß das zu behandelnde von Etage zu Etage fließende Material abwechselnd nach innen und nach außen geschoben wird. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß eine solche Anordnung alleine nicht ausreicht, um eine vollständige Trocknung und Verbrennung des auf den einzelnen Herdböden befindliche Materials sicherzustellen. Diese Unvollständigkeit ist im wesentlichen Folge einer nicht gleichmäßigen Verteilung des zu behandelnden Materials über die Bodenflächen, wobei diese ungleichmäßige Verteilung bei mehrbödigen öfen darüber hinaus noch den Nachteil hat, daß sie sich von der obersten Etage in ähnlicher Weise auf die Materialverteilung in den darunterliegenden Etagen auswirkt. Ferner bedingt die ungleichmäßige Materialverteilung eine schlechte Ausnutzung der verfügbaren Herdfläche und damit eine unerwünschte Verringerung der Ofenkapazität.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Trocknungs- und Verbrennungsofen der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, bei dem eine gleichmäßige Verteilung des zu behandelnden Materials sowohl bei ein- als auch mehrbödigen Öfen über deren Flächen sichergestellt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß unabhängige Einrichtungen zum Erzeugen einer zusätzlichen Umfangsflußkomponente für das auf dem Herdboden zu behandelnde Material vorgesehen sind.

Bei einem Ofen mit mehreren vertikal mit Abstand zueinander angeordneten Herden und mehreren mit Abstand zueinander an der sich durch den Mittelpunkt des Ofens und durch jeden Herd erstreckenden drehbaren zentralen Welle befestigten Rührarmen, die sich über jeden Herd radial nach außen erstrecken, wobei abwechselnde Herde im Bereich der zentralen Welle angeordnete Fallbohrungen und die dazwischenliegenden Herde im Bereich ihrer äußeren Umfange angeordnete Fallbohrungen aufweisen und die schräge Anordnung der Rührzähne in bezug auf die Längsachse der Rührarme so gewählt ist, daß die Radialflußkomponente aufeinanderfolgender Herde abwechselnd nach innen und nach außen verläuft, d. h. jeweils in Richtung zu den zugeordneten Fallbohrungen, wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Einrichtungen zum Erzeugen einer zusätzlichen Umfangsflußkomponente auf wenigstens einem der oberen hu Herde angeordnet sind.

Mit einer gleichförmigen ebenen Verteilung im Sinne der Erfindung ist gemeint, daß über die gesamte Oberfläche der Behandlungszone ein im wesentlicher gleichförmiger Materialfluß vorliegt. Das Material hat h_s eine im wesentlichen gleiche Tiefe in sämtlichen Quadranten einer Ofenetage bei jedem beliebigen Ofendurchmesser, möglicherweise mit Ausnahme der extremen inneren oder äußeren Umfangsbereiche, die bei mehrbödigen öfen mit den Fallbohrungen ausgestattet sind. Nichtsdestoweniger ist auch hier ein gewirser Materialfluß sichergestellt, so daß Totzonen vermieden und eine ungleichmäßige Flußrate über einen Teil des Ofens relativ zu den anderen Zonen auf ein Minimum gehalten wird. Unabhängig davon, ob die Erfindung bei einem ein- oder mehrbödigen Ofen verwirklicht wird, wird die gleichmäßige Verteilung des zu behandelnden Materials über den oder die Herdböden durch unabhängige Einrichtungen erzielt, die dem zu behandelnden Material eine zusätzliche Umfangsflußkomponente verleihen. Den Einstellwinkel der Rührzähne so einzurichten, daß sowohl ein geeigneter radialer als auch umfänglicher Materialfluß vorliegt, erweist sich nämlich als sehr schwierig, wenn nicht sogar unmöglich. Dies insbesondere aufgrund der Tatsache, daß das zu behandelnde Material im Laufe seiner Zeit kontinuierliche Änderungen, insbesondere hinsichtlich seiner physikalischen Eigenschaften erfährt. Bislang hat man den Winkel so eingestellt, daß ein übermäßiger Radialfluß vorlag, wodurch gewährleistet werden sollte, daß das Material nicht auf einem Herdboden zurückbleibt und somit nicht nach innen oder nach außen zu den Fallbohrungen und von dort zum nachfolgenden darunterliegenden Herdboden gelangt. Diese bislang praktizierte Vorgehensweise führt dazu, daß während des normalen Betriebes eine übermäßige radiale und eine nur geringfügige umfängliche Materialbewegung vorliegt. Durch das erfindungsgemäße Vorsehen einer separaten, unabhängigen Einrichtung zur Beaufschlagung des Materials mit einer zusätzlichen Umfangsflußkomponente wird dieses demgegenüber von einem hochgradig bestückten Sektor eines kreisförmigen Ofens zu einem weniger bestückten Sektor verteilt, so daß über die gesamte Fläche eines Herdbodens eine vollständige Trocknung und Verbrennung des Materials sichergestellt ist. Bei mehrbödigen öfen wird dabei gleichzeitig gewährleistet, daß auch in den tiefer liegenden Herdböden eine ähnliche Materialverteilung vorliegt und so die Kapazität des Ofens voll ausgenutzt wird.

Daher wurde bei vielen Anlagen festgestellt, daß bei Vorliegen einer gleichförmigen Materialverteilung in einem der oberen Herdböden sich dieselbe gleichmäßige Verteilung auf die nachfolgende Herdböden fortsetzt, ohne daß in den letztgenannten wiederholt Einrichtungen zur Schaffen von zusätzlichen Umfangsflußkomponenten vorgesehen werden müssen. Bei anderen Anlagen ist es jedoch zweckmäßig, die genannten Einrichtungen wiederholt auch auf den unteren Herdboden anzuordnen. Bei öfen, bei denen z. B. die innere Fallbohrung und die zentrale Welle nicht genau konzentrisch zueinanderliegen, kann die einmal erzielte gleichmäßige Verteilung ansonsten möglicherweise aufgrund eines nicht gleichförmigen Materialaufbaues, z. B. in Form von Schlacke, am Umfang der Fallbohrung negativ beeinflußt werden, da der Fluß primär über den größeren Bereich der Fallbohrung und in r.ur geringerem Maße über den Bereich der Fallbohrung erfolgt, der dem Mittelpunkt der Welle am nächsten liegt. Beim Brennen von beispielsweise Kalk oder beim Rösten von Sulfiderzen wird die leichtere Flußzone vor den schwereren Flußzonen geröstet, so daß der Bereich der unteren Herde, der nachfolgend das Material von den leichteren Flußzonen erhält, vergeudet wird, da hier schon fertiges Material erneut der Behandlung unterzogen wird. Auch in Fällen, wo

wesentliche Wärmereaktionen stattfinden, die bei beträchtlichen Gasmengen massive Temperaturdifferenzen hervorrufen, kann eine frühe Beendigung der Reaktion in den leichteren Flußzonen zu einer Überhitzung des Materials in diesen Zonen führen, sobald die Reaktion abgelaufen ist.

In Fällen, wo es um die Aktivierung und Reaktivierung von Kohlenstoff geht, wird das Material in den Niederflußzonen wenigstens bis zu einem Zustand niedriger Ausbeutung mit hohem Ascheanteil umgesetzt und möglicherweise vollständig verascht, während die Aktivierung für das verbleibende Material in den Hochflußzonen sich weiter im Zustand der Vervollständigung befindet.

Bei der Verbrennung und Trocknung von Abwasserschlamm oder anderen Stoffen, bei denen gewisse Bestandteile der Gasströmung, wie beispielsweise der Sauerstoff aus der Luft, während der Verbrennung weitestgehend verbraucht wird, ist es wichtig, daß in vielen Fällen das Gas laminar längs des Ofens nach oben strömt, so daß der Gasfluß im ersten Quadranten eines Herdbodens im ersten Quadranten der Aufwärtsrichtung folgenden Herdboden bleibt. Die Zone schweren Flusses dreht sich jedoch von einem Herd zum nächstfolgenden. Daher verbindet ein Viertel der Gasströmung den schweren Fluß von einem Herd mit dem nächsten und befreit diesen vollständig von Sauerstoff oder anderen Reaktionsgasen, während das Gas in den Leichtflußquadranten weiterhin Sauerstoff oder andere reaktionsfähige Bestandteile enthält, die in der Zone der schweren Reaktionen nicht verfügbar sind. Aufgrund der lokalen Differenzen in der zur Verbrennung erforderlichen Luft kann beispielsweise dunkler Rauch entstehen, obschon ohne weiteres die gesamte Gasströmung mehr als den stöchiometrischen Sauerstoffbedarfenthalten kann.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Einrichtung zum Erzeugen der zusätzlichen Umfangsflußkomponente des zu behandelnden Materials auf dem obersten Herd angeordnet.

Dabei bezieht sich der Begriff »oberster Herd« auf die oberste kritische Behandlungszone, da bei manchen öfen die erfindungsgemäße Einrichtung zur Erzeugung der zusätzlichen Umfangsflußkomponente nur auf diese Herdzonen, jedoch nicht bei solche vorgesehen werden brauchen, bei denen es von untergeordneter Bedeutung ist, ob das Material hier gleichmäßig über die gesamte Herdflöche verteilt ist oder nicht. Die Zufuhr von Wärme oder eine Reaktion mit dem Verbrennungsgas kann in diesen Zonen nämlich gegebenenfalls schädlich oder unwirtschaftlich sein. Wichtig ist daher, daß die erfindungsgemüße Einrichtung vorgesehen wird, sobald das Material in die kritischen Herdzonen gelangt, um es hier ohne Bildung von Totzonen gleichmäßig'über die gesamten Herdböden zu verteilen.

Bei der Einrichtung zur Schaffung der zusätzlichen Umfangsflußkomponente kann es sich um langgestreckte stabförmige Elemente handeln, die an den RUhrzähnen angebracht sind und sich im wesentlichen parallel zur Längsachse der zugeordneten Rührarme erstrecken.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind die Rührzühne nur bei einigen Rührarmen schräg zu deren Längsachse angeordnet und besteht die Einrichtung zum Erzeugen der zusätzlichen Umfang«· flußkomponente des zu bearbeitenden Materials aus mehreren Rührzähnen, die sich von den übrigen Rührurmen bis nahe zum Herdboden nach unten erstrecken und Im wesentlichen parallel zur Längsachse ihre zugehörigen Rührarme angeordnet sind.

Eine andere Alternative zur Schaffung der zusätzlichen Umfangsflußkomponente besteht darin, daß die Einrichtung zum Erzeugen derselben aus Rührketten s besteht. Dabei ist es aus der DTPS 8 81927 grundsätzlich bekannt, mittels Ketten agglomeriertes schlammiges Material zu verteilen. Diese bekannten Ketten hängen jedoch von der Innenoberfläche einer Drehtrommel herab und erzeugen keine zusätzliche ίο Umfangsflußkomponente.

Schließlich zeichnet sich eine andere Alternative dadurch aus, daß die Einrichtung zum Erzeugen der zusätzlichen Umfangsflußkomponente aus einem Seil mit mehreren mit Abstand zueinander angeordneten is Schaufeln besteht, das zwischen je zwei Rührarmen angeordnet ist.

Bezüglich anderer Weiterbildungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche 5 und 9 bis 13 verwiesen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine axial geschnittene Ansicht eines Ofens mit einer Vielzahl von Herden,

Fig.2 eine Querschnittsansicht eines oberen Einstromherdes mit Darstellung der Materialverteilung bei bekannter Vorgehensweise,

Fig.3 eine Querschnittsansicht eines oberen Einstromherdes mit Darstellung der Materialverteilung bei Anwendung des erfindungsgemäßen Konzepts,

Fig.4 eine Querschnittsansicht eines oberen Ausstromherdes mit Darstellung der Materialverteilung nach herkömmlicher Vorgehensweise,

Fig.5 eine Querschnittsansicht eines oberen Ausstromherdes mit Darstellung der Materialverteilung unter Anwendung des erfindungsgemäßen Konzepts, Fig.6 eine geschnittene Ansicht des oberen Teils eines mit der Erfindung versehenen Ofens,

Fig.7 einen Schnitt längs der Schnittlinie 7-7 nach F ig. 6,

Fig.8 eine vergrößerte Ansicht einer zwischen Rührarmen angeordneten Kette nach der Erfindung,

Fig.9 eine perspektivische Ansicht eines oberen Herdes von einem Ofen mit Darstellung der wirksamen Lage der Kette,

Fig. IO eine perspektivische Ansicht eines oberen Herdes ähnlich Fig.9 mit Darstellung einer Anbringungsweiseder RUhrkcttcn,

Fig. Il eine perspektivische Ansicht eines oberen Herdes ähnlich Fig.9 mit in Form von Seilen mit Schaufeln ausgebildeter Einrichtung zur Schaffung einer gleichmäßigen Materialverteilung,

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht eines oberen Herdes ähnlich F i g. 9 mit in Form von langgestreckten stabförmigen Elementen ausgebildeter Einrichtung zur Schaffung einer gleichmäßigen Materialverteilung, und SS Fig. 13 eine perspektivische Ansicht eines oberen Herdes ähnlich Pig,9, bei dem die Zähne an abwechselnden Rührarmen zur Schaffung eines umfänglichen bzw. radialen Materialflusses entsprechend ausgerichtet sind.

do in der Zeichnung und insbesondere in F i g. 1 1st der obere Teil eines Ofens 10 mit einer Vielzahl von Herden dargestellt, wobei der Ofen eine grundsätzlich zylindrische Gestalt hat, Der Ofen besteht aus einem rohrförmigen äußeren Stahlmantel 12, der, wie bei 14 ^r>s angedeutet, mit Schamottstein oder einem ähnlichen hltzebestttndlgen Material ausgekleidet ist. Obschon bei einigen Anlagen Brennerdüsen nur in ein oder zwei unteren Horden vorgesehen sind, Ist bei der vorliegen-

den Ausführungsform jeder Herd mit einer Vielzahl von Brennerdüsen 16 ausgestattet, die sich sowohl axial als auch tangential in den Herd hinein erstrecken. Die mit den Auslassen von verschiedenen einzeln gesteuerten, nicht gezeigten Brenneranordnungen verbundenen Brennerdüsen sind über den Ofen 10 verteilt und dienen zur Erzeugung und/oder Aufrechterhalten zweckmäßiger Temperatur- und Atmosphärenbedingungen in den verschiedenen Zonen des Ofens, um die spezielle gewünschte Behandlung vorzunehmen. Desweiteren sind besondere Arbeitstüren und Fenster 18 vorgesehen, um den Betrieb des Ofens an jedem Herdniveau zu überwachen.

Das Innere des Ofens 10 ist mittels Herdböden 20 und 22 in eine Vielzahl von vertikal ausgerichteten Herden unterteilt, wobei nur die vier obersten Herde gezeigt sind. Jeder Herdboden besteht aus einem feuerfesten Material und ist vorzugsweise leicht gewölbt ausgebildet, so daß dem Boden eine selbsttragende Eigenschaft im Ofen verliehen wird. Nahe dem äußeren Mantel 12 des Ofens sind äußere, umfänglich sich erstreckende Fallbohrungen 24 vorgesehen, während nahe dem Mittelpunkt des Ofens in abwechselnden Herdböden 22 zentrale Fallbohrungen 26 ausgebildet sind. Obschon in Fig. 1 der oberste oder erste Herd als Ausstromherd dargestellt ist, versteht es sich, daß das erfindungsgemäße Konzept in gleicher Weise auf einen Ofen mit einem ersten Einstromherd oder einem unleren Herd eines Ofens mit einer Vielzahl von Herden angewandt werden kann.

Nach Fig. 1 erstreckt sich eine drehbare vertikale zentrale Welle 28 axial durch den Ofen 10. Die Welle 28 ist, wie bei 30 angedeutet, durch ein oberes Lager und ein nicht dargestelltes unteres Lager gehalten. Sie wird durch eine nicht gezeigte passende Antriebseinrichtung bekannter Bauart gedreht. Eine Vielzahl von in Abstand voneinander angeordneten Rührarmen 32 ist an der zentralen Welle 28, wie bei 34 angedeutet, befestigt, wobei sich die Rührarme in jedem Herd über dem Herdboden nach außen erstrecken. An den Rührarmen sind Rührzilhne angeformt, die sich bis nahe zum Herdboden nach unten erstrecken. Die Rührzähne sind zur Längsachse ihrer zugehörigen Rührarmc geneigt, so daß bei Bewegung der Rührnrme 32 infolge der Drehung der zentralen Welle 28 die RUhrzähnc 36 kontinuierlich durch das auf dem betreffenden Herdboden zu behandelnde Material schaben und dieses allmählich zu den Fallbohrungcn 24 und 26 in den Herdböden zwingen.

Das zu behandelnde Materini wird in den Ofen an dessen oberem Ende mittels eines Riemenförderers 38 und eines Fülleinlasses 40 eingegeben. Wenn der oberste Herd, wie in Fig. 1 gezeigt, ein Ausstromherd Ist, befindet sich der Fülleinlaß 40 nahe dem Ofenzentrum. Ist der oberste Herd Jedoch ein Einstromherd, wird der FüllcinlaD zum Umfang des Ofens hin verlegt. Das Material bewegt sich durch den Ofen grundsätzlich serpentinenartig nach unten und wird vom unteren Ende des Ofens abgelassen. Am oberen Ende des Ofens Ist eine Oasauslaßöffnung 42 vorgesehen, durch die Oase und andere wahrend des Betriebes Im Ofen gebildete Verbrennungsprodukte ausgeführt werden können.

FI g. 2 zeigt den Fluß des zu behandelnden Materials gemäß dem Stand der Technik, wobei es sich beim ersten Herd um einen Einstromherd 22 handelt. Das allgemein mit 44 bezeichnete Material tritt In den Herd von oben durch einen Zuführeinlaß 46 ein und wird gemäß dem Pfeil 48 teilweise um den Herd infolge der Rührzähne bewegt, die sich in Richtung des Pfeiles 49 drehen, so daß das Material schließlich durch die zentrale Fallbohrung 26 fällt. Die Rührzähne sind zur Längsachse des betreffenden Rührarmes geneigt, so daß die Materialbewegung eine relativ große radial nach innen gerichtete Flußkomponente 50 und eine relativ kleine längs des Umfangs gerichtete Flußkomponente 52 hat, wodurch ein wesentlicher Teil oder Abschnitt des

ίο Herdes unbedeckt oder nur sehr dünn mit Material beschichtet verbleibt, wie dies durch das Bezugszeichen 54 angedeutet ist.

Im Gegensatz zu F i g. 2 zeigt F i g. 3 den erfindungsgemäßen Materialfluß, wobei der erste Herd einen Einstromherd 22 darstellt. Das allgemein mit 56 bezeichnete Material tritt in den Herd von oben durch den Zuführeinlaß 46 ein und wird gemäß dem Pfeil 58 vollständig über den Herd bewegt und fällt durch die zentrale Fallbohrung 26 im wesentlichen längs deren gesamten Umfangs. Erfindungsgemäß ist somit eine Maßnahme getroffen, um den radialen Flußsektor oder die Materialkomponente 60 und weiter sind separate und unabhängige Mittel vorgesehen, um den Umfangsflußsektor oder die Materialkomponente 62 zu steuern.

Auf diese Weise können die beiden Flußabschnitte individuell so ausgewählt werden, daß das Material zu einer gleichmäßigen Verteilung über den ganzen Herd gebracht wird, ohne daß Totzonen entstehen, wobei dies mittels der unabhängigen Selektion der beiden Komponenten erfolgt. Darüber hinaus läßt sich die Materialverweilzeit im Herd zwischen Ein- und Austritt entsprechend dem Material und der betreffenden Behandlung gezielt beeinflussen.

In Fig.4 ist ein Ausstromherd 20 gezeigt, wobei der Materialfluß entsprechend bekannter Techniken angedeutet ist. Das Material 64 tritt in den Herd von oben durch einen Einlaß 66 ein und verteilt sich, wie durch den Pfeil 68 angedeutet, vermittels der sich in Richtung des Pfeiles 70 drehenden Rührzähne nur teilweise über den Herd, bevor es durch die umfänglich angeordneten Fallbohrungcn 24 fällt. Dabei ist darauf hinzuweisen, daß die Rührzähne zur Längsachse des betreffenden Rührarmes geneigt sind, so daß eine relativ große radial nach außen gerichtete Mntcrinlflußkomponentc oder ein Vektor 72 und eine relativ kleine umfängliche Flußkomponentc oder ein Vektor 74 geschaffen wird, und damit ein wesentlicher Teil 76 des Herdes unbedeckt oder nur dünn mit dem zu behandelnden Material bedeckt verbleibt.

ν Im Gegensatz zu der bekannten Flußkonfiguration gemäß Fig.4 zeigt Fig.5 die Flußbildung bei einem Ausstromherd 20 unter erfindungsgemaßer Materialbehandlung. Das allgemein mit 78 bezeichnete Material tritt in den Herd von oben durch den Zuführeinlaß 66 ein und bewegt sich gemäß des Pfeiles 80 vollständig um den Herd und fällt im wesentlichen längs des gesamten Umfangs durch die Umfangsbohrungun 24. Wie nachfolgend näher erläutert werden wird, sind Mittel vorgesehen, um den radialen Flußvektor oder die

Ao Materlalkomponerite 82 zu steuern und ferner sind separate oder unabhängige Mittel vorgesehen, um den Umfangsflußvektor oder die Materialkomponente 84 zu steuern. Daraus folgt, daß die Umfangekomponente 84 erfindungsgemäß wesentlich größer als die Umfang»·

'·< komponente 74 beim Stand der Technik Ist, so daß eine gleichmäßige Flußvertellting ohne Totzonen über dem gesamten Herd vorliegt. Diese Tatsache wird dadurch gewährleistet, daß die Steuerung der Umfangskompo-

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nente 84 unabhängig von der Steuerung der Radialkomponente 82 unabhängig von der Steuerung der Radialkomponente 82 ist. Darüber hinaus kann die Materialverweilzeit auf dem Herd gezielt entsprechend dem Material und dem in Anwendung befindlichen Prozeß gesteuert werden.

Die in den F i g. 2 und 4 gezeigte bekannte Technik führt im Gegensatz zu der in den F i g. 3 und 5 gezeigten erfindungsgemäßen Technik zu vielgestaltigen Problemen. So liegt beispielsweise eine Vergeudung an Herdzone vor, wodurch die wirksame Ofenfläche reduziert wird. Aufgrund der ungleichmäßigen Verbrennung wird weiter die Lebensdauer des Ofenauskleidungsmaterials verkürzt. So wurde festgestellt, daß an einer Seite des Herdes die Neigung zum Entzünden oder Brennen vorlag, während dessen andere Seite sich in einem glimmenden oder schwelenden Zustand befand, d. h. an einer Seite des Ofens liegt das in Behandlung befindliche Material auf einem Herd in einem brennenden Zustand dor, während es auf der anderen Seite des Ofens den brennenden Zustand nicht erreichte, bis es sich zu einem unteren Herd bewegt hatte. Somit lag auf einer Seite des Herdes eine Verbrennung vor, während dessen andere Seite das Material noch austrocknete. Dies führte zu Schwierigkeiten hinsichtlich der Steuerung der Verweilzeit an den verschiedenen Herden und machte es praktisch unmöglich, die Brenner und die atmosphärischen Bedingungen einschließlich der Turbulenz in jedem Herd so gezielt zu steuern, daß eine saubere Verteilung des Gases über dem Herd eintrat. Dies führte folglich zu einer Überhitzung des Materials in einigen Ofenzonen und zu einer Unterhitzung in anderen Zonen, was bei manchen Behandlungen ein schiechtes Produkt zur Folge hatte. Beim Versuch Zinksulfid zur Erzielung von Zinkoxid zu rösten, ergab sich beispielsweise Zinksulfat, was aus dem Ofen schwer zu entfernen ist. Darüber hinaus versteht es sich, daß eine saubere Brennung über der gesamten Herdzone eine bessere Wärmeübertragung und damit eine wirtschaftlichere Ausnutzung des Brennstoffes bringt. In Verbindung mit der Behanlung von Abfall oder Abwasserschlamm verhindert eine saubere Verbrennung über den gesamten Herd die Emission von Gcruchsstoffen und die Bildung von blauem Rauch oder Teerdunst, der zu fein ist, um durch gegenwärtig in Betrieb befindliche Tugesskrubbcr entfernt zu werden. Damit wird weiter die Notwendigkeit des Vorsehens von Nachbrennern reduziert oder sogar ausgeschaltet, welche bislang notwendig waren, um den gesetzlichen Bestimmungen, wie beispielsweise dem Environmental Protection Agency's Visual Appearance Code, gerecht ai werden.

Um eine gleichmäßige Verteilung des zu behandelnden Materials über den Herd gemäß PIg,3 und 5 zu schaffen, Ist eine Einrichtung vorgesehen, um separat den Umfangsvektor oder die Umfangsbewegungskonv ponente des Materials bezüglich des radialen Vektors oder der radialen Bewegungskomponente zu steuern. In den FI g. 6 bis 9 sind die beiden oberen Herde des Ofens gezeigt, wobei die Rührzähne 36 zur Längsachse Ihrer betreffenden Rührarme geneigt sind, so daß sie einen wesentlichen Teil der radialen Komponente 60,PIg. 3, oder 82, P1 g. 4, der Bewegung des zu behandelnden Materials auf den Herden schaffen. Wie am besten aus PI g. 7 und 9 hervorgeht, sind benachbarte Rührarme mit Rührketten 86 verbunden um einen wesentlichen Teil der Umfangskomponente 62, PIg.3, bzw. 84, FI g. 5, zu schaffen. Das heißt, die Rührzähne dienen als Mittel zur Steuerung der Radialbewegung und die Ketten als Mittel zur Steuerung der Umfangsbewegung des Materials auf dem Herd. Demzufolge dient die sorgfältige Abstimmung der Neigung der Rührzähne und die Anordnung der Rührketten dazu, um ohne Totzonen das Festkörpermaterial über dem Herd gleichförmig zu verteilen, wenn die zentrale Welle 28 in Richtung des Pfeiles 88 gemäß Fig. 7 und 9 gedreht wird. Jedes Ende einer Rührkette 86 ist dadurch an ,o einem Rührzahn 36 befestigt, in dem ein Schäkel 90, F i g. 8, durch eine Ringmutter 92 geführt wird, die mit dem Rührzahn durch eine Mutter 94 und Schraube 96 verbunden ist. Die Ketten sind so verlegt, daß sich ein Ende von nahe dem Umfang des Rührarmes erstreckt ,₅ und das andere Ende am inneren Ende des nächsten benachbarten Rührarmes befestigt ist. Die Kette hängt etwas durch, jedoch nicht so weit, daß sie auf den Herdboden schleift. Beim Einbau der Kette wird an der Schraube % ein Spalt in der Größenordnung von etwa 2,54 cm belassen, so daß mittels Drehung der Schraube eine Einstellung möglich ist. Eine 6,25 mm Kette mit einer Gesamtlänge von etwa 3,2 m eignet sich für einen Ofen mit einem Außendurchmesser im Bereich von etwa 6,7 m. Somit ergibt sich, daß die Rührzähne 36 unabhängig von den Ketten 38 wirken, wenn die zentrale Welle gedreht wird, wobei jedoch die Kombination der beiden auf das zu behandelnde Material einwirkenden Komponenten dieses gleichmäßig über einen Herd zu einer Fallbohrung streift, wo das Materia! hindurch auf den nächst tiefer liegenden Herd fällt und dann über diesen Herd wiederum gleichmäßig zu dessen Fallbohrung gestriffen wird und sich dieser Vorgang sukzessive vom oberen zum unteren Ende des Ofens fortsetzt.

Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 10 ist eine Rührkette 98 vorgesehen, deren eines Ende an dem am Außenumfang des Rührarmes 32 angeordneten Rührarm 36, wie durch das Bezugszeichen 100 angedeutet, befestigt ist, während das andere ₄ü Ende der Kette mit der zentralen Welle 28 bei 102 verbunden wird. Die Kette 98 ist ebenfalls mit einem gewissen Durchhang angeordnet, der jedoch nicht so groß ist, daß die Kette auf dem Hcrdbodcn 22 schleift. Wenn demgemäß, wie durch den Pfeil 104 angedeutet, die zentrale Welle 28 gedreht wird, wirkt die Rührkette im wesentlichen als Umfangsflußkomponcntc und wirken die Rührzähne, die zur Längsachse ihrer betreffenden Rührarmc geneigt sind, im wesentlichen als radiale Flußkomponente auf das Festkörpermatcrial und schaffen damit eine gleichmäßige und gleichförmige Moterialvcrtcilung über den Herdboden 22 ohne Bildung von Totzonen. Obschon Fig. 10 einen Einstromherd zeigt, ist das erfindungsgemtlße Konzept dieser Ausführungsform In gleicher Weise auf einen Sj Ausstromherd anwendbar.

Bei der Ausführungsform der Erfindung nach Fl g. schaffen die Rührzähne 36, die zu den Längsachsen Ihrer betreffenden Ruhrarme geneigt sind, einen wesentlichen Teil der radialen Komponente des zu behandelnte den Materials über den Herd 22. Zwischen benachbarten Rührarmen 32 erstreckt sich beispielsweise von den Stellen 114 und 116 ein Kabel 112, das eine Vielzahl von Rührschaufeln 118 trägt, die als MIttel zur Erzeugung eines wesentlichen Teils der Umfangsflußkomponente 6s des auf dem Herd zu behandelnden Materials dienen. Somit bringt die geeignete Abstimmung von Neigung der Rührzähne und Anordnung des Kabels 112 ene Koordinierung und unabhängige Steuerung der radialen

und umfänglichen Flußkomponenten des zu behandelnden Materials, so daß dieses gleichmäßig und gleichförmig über den Herdboden 22 ohne Bildung von Totzonen verteilt wird, wenn die Rührarme 32 mittels der zentralen Welle 28 in Richtung des Pfeiles 120 gedreht werden. Obschon Fig. 11 einen Einstromherd zeigt, ist das Konzept dieser Ausführungsform in gleicher Weise auf einen Ausstromherd anwendbar.

F i g. 12 zeigt eine weitere Einrichtung zum gleichmäßigen und gleichförmigen Verteilen des zu behandelnden Materials über den Herdboden 22. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Rührzähne 36 wiederum zu den Längsachsen ihrer zugehörigen Rührarme geneigt und schaffen einen wesentlichen Teil der radialen Flußkomponente des Materials auf dem Herd 22 während ein Rührstab 122 als separate oder unabhängige Einrichtung zur Schaffung eines wesentlichen Teils der umfänglichen Flußkomponente des Materials dient. Der Rührstab 122 ist an der vorderen Kante der Rührzähne bei 124 befestigt und erstreckt sich radial von nahe dem Mittelpunkt des Herdes zu dessen Umfang. Die vertikale Höhe des Rührstabes 122 hängt von der gewünschten Größe der umfänglichen Flußkomponente für das zu behandelnde Material ab. Bei den meisten Einrichtungen wird ein gewisser Materialfluß über und unter dem Stab vorliegen. Bei einigen Einrichtungen jedoch mag es wünschenswert sein, daß nur unter dem Stab ein Fluß erfolgt. Durch sorgfältige Wahl der Neigung der Rührzähne 36 und der Höhe des Rührstabes 122 ergibt sich eine Koordinierung und unabhängige Steuerung der radialen und umfänglichen Flußkomponenten für das zu behandelnde Material, so daß dieses über den Herdboden 22 ohne Totzonen gleichmäßig verteilt wird, wenn die Rührarme 32 durch die zentrale Welle 28 in Richtung des Pfeiles 126 gedreht werden. Obschon Fig. 12 einen Einstromherd zeigt, versteht es sich, daß das gleiche Konzept auf einen Ausstromherd anwendbar ist.

In der nachfolgenden Ausführung der Erfindung gemäß Fig. 13 ist ein Einstromherd 22 mit einer zentralen Fallbohrung 26 dargestellt. Die Rührarmc 32 tragen Rührzähnc 36, die wie üblich zu den Längsachsen ihrer betreffenden Rührurme geneigt sind und im wesentlichen die gesamte radiale Strömungskomponente für das zu behandelnde Material erzeugen. Als scpnrntc unabhängige Einrichtung zur Schaffung der umfänglichen Flußkomponente für das Material sind auf alternierenden Rührnrmen 32' Rührzähne 128 vorgesehen, die nicht geneigt sind, sondern im wesentlichen parallel zur Längsachse ihrer Rührarme sich erstrecken. Durch geeignete Auswahl der Anzahl, des Abstandes und der Neigung der Rührztthne 36 und der Anzahl und des Abstandes der Rührzähne 128 IUOt sich eine Koordinierung und unabhängige Steuerung der radialen und umfänglichen Flußkomponenten für das zu behandelnde Material schaffen, so daß dieses gleichmäßig über den Herdboden 22 ohne Totzonen verteilt wird und dabei die gewünschte Materialverweilzeit auf dem Herd vorliegt, wenn die Rührarme 32 und 32' durch die zentrale Welle 28 in Richtung des Pfeiles 130 gedreht werden. Obschon Fig. 13 sich auf einen Einstromherd bezieht, ist das Konzept dieses Ausführungsbeispieles in gleicher Welse auf Ausstromherde anwendbar. Desweiteren versteht es sich, daß der erste oder oberste Herd des Ofens entweder ein Einstrom- oder ein Ausstromherd sein kann. Bei der Behandlung gewisser Materialien kann es notwendig sein, daß nur die Mittel zur separaten Steuerung der radialen und umfänglichen Flußkomponenten für die Bewegung des Materials auf dem ersten oder obersten Herd oder den ersten und zweiten obersten Herden angeordnet werden, da, sobald das Material einmal gleichförmig über einen oberen Herd verteilt worden ist, es in dieser

ίο gleichförmigen Verteilung auch bei den nachfolgenden tiefer liegenden Herden verbleibt. Bei der Behandlung anderer Materialien jedoch kann es gegebenenfalls nicht notwendig sein, derartige Mittel zur Steuerung der Materialflußkomponenten auf dem ersten Herd vorzusehen, sondern diese Mittel zur Steuerung der Flußkomponenten an einem oder mehreren darunterliegenden anderen Herden anzuordnen. Die erfindungsgemäßen Prinzipien sind weiter auch auf einen Ofen mit einem einzigen Herd anwendbar, bei dem entweder eine radiale Ein- oder Ausströmung des zu behandelnden Materials vorliegt.

Die beschriebene Vorrichtung zum separaten Steuern der radialen und umfänglichen Matcrialflußkomponente ist insbesondere zur Behandlung von Abfallmaterial, wie beispielsweise Abwasserschlamm, geeignet.

Bei manchen städtischen Gemeinden wird das Trocknen des Schlamms während eines Teils des Jahres gefordert, wobei die verbleibenden Bestandteile als Düngemittel verwendet werden. Steht die Düngemiüelverwertung nicht in Rede, so wird der S:hlamm zu anderen Jahreszeiten getrocknet, verascht oder verbrannt. Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung sind sowohl für das Trocknungs- als auch Trocknungs- und Veraschungsverfahren anwendbar. Erfindungsgemäß

wird hierzu kontinuierlich der nasse Abwasserschlamm in das obere Ende des Ofens eingegeben, der Schlamm einer ersten Zone im oberen Teil des Ofens zum Trocknen zugeführt, indem der Schlamm über einen der obersten Herde mit einer radialen Flußkomponente und

gleichzeitig über diesen Herd mit einer unabhängigen umfänglichen Flußkomponente gezwungen wird, so daß der Schlamm in gleichförmiger und gleichmäßig verteilter Weise in Richtung auf die betreffende Fallbohrung gemäß Fig.3 und 5 strömt. Danach wird der Schlamm sukzessive über jeden Herd geleitet und durch die zugehörige Fallbohrung dem nächst darunter liegenden Herd in der ersten Zone zugeführt, wobei der Schlamm in im wesentlichen dem gleichen Trocknungszustand über jedem Herd gehalten wird. Sofern nur das

so Trocknen des Abwasscrschlammcs in Rede steht, wird der so getrocknete Schlamm vom unteren Ende der ersten Zone des Ofens abgenommen. Bei dem Prozeß, der sowohl das Veraschen als auch Trocknen umfaßt, wird der in obiger Weise getrocknete Schlumm einer

ss zweiten Zone im unteren Teil des Ofens zur Veraschung zugeführt, indem der Schlamm sukzessive über jeden Herd und durch die betreffende Fallbohrung zum nächsten darunter liegenden Herd In dieser Zone gelangt, wobei der Schlamm In im wesentlichen dem

Ao gleichen Vcraschungszustand über Jedem Herd in der Zone verbleibt und mehr als einem Herd In gesteuerter Menge Wärme zugeführt wird, um das Trocknen und Veraschen des Schlammes vorzunehmen,

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Trocknungs- und Verbrennungsofen für feststoffhaltige Materialien, wie Schlamme u.dgl., mit wenigstens einem im wesentlichen horizontalen Herd, einer sich durch den Mittelpunkt des Herdes nach oben erstreckenden, drehbaren zentralen Welle, an der wenigstens ein sich radial nach außen über den Herd erstreckender Rührarm befestigt ist, und mit Rührzähnen, die sich von den Rührarmen bis ic· nahezu zum Herdboden nach unten erstrecken und relativ zur Längsachse ihrer zugehörigen Rührarme schräg angeordnet sind, um das zu behandelnde Material mit einer Radial- und einer Umfangsflußkomponente über den Herd zu schieben, dadurch ι > gekennzeichnet, daß unabhängige Einrichtungen (86, 98, 106, 118, 122, 128) zum Erzeugen einer zusätzlichen Umfangsflußkomponente für das auf dem Herd (20, 22) zu behandelnde Material vorgesehen sind.

2. Ofen nach Anspruch 1, mit mehreren vertikal mit Abstand zueinander angeordneten Herden und mehreren mit Abstand zueinander an der sich durch den Mittelpunkt des Ofens und durch jeden Herd erstreckenden drehbaren zentralen Welle befestigten Rührarmen, die sich über jeden Herd radial nach außen erstrecken, wobei abwechselnde Herde im Bereich der zentralen Welle angeordnete Fallbohrungen und die dazwischenliegenden Herde im Bereich ihrer äußeren Umfange angeordnete Fallbohrungen aufweisen und die schräge Anordnung der Rührzähne in bezug auf die Längsachse der Rührarme so gewählt ist, daß die Radialflußkomponente aufeinanderfolgender Herde abwechselnd nach innen und nach außen verläuft, d. h. jeweils in Richtung zu den zugeordneten Fallbohrungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (86, 98, 106, 118, 122, 128) zum Erzeugen einer zusätzlichen Umfangsflußkomponente auf wenigstens einem der oberen Herde (20, 22) angeordnet sind.

3. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (86, 98, 106, 118, 122, 128) zum Erzeugen der zusätzlichen Umfangsflußkomponente des zu behandelnden Materials auf dem obersten Herd (20) angeordnet ist.

4. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen der zusätzlichen Umfangsflußkomponente des zu behandelnden Materials aus langgestreckten stabförmigen Elementen (122) gebildet ist, die an den Rührzähnen (36) angebracht sind und sich im wesentlichen parallel zur Längsachse der zugeordneten Rührarme (32) erstrecken.

5. Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe und Neigung der langgestreckten stabförmigen Elemente (122) zur Steuerung der Umfangsflußkomponente einstellbar ist.

6. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührzähne (36) nur bei einigen Rührarmen (32) schräg zu deren Längsachse angeordnet sind, und daß die Einrichtung zum Erzeugen der zusätzlichen Umfangsflußkomponente des zu bearbeitenden Materials aus mehreren fts Rührzähnen (128) besteht, die sich von den übrigen Rührarmen (32') bis nahe zum Herdboden nach unten erstrecken und im wesentlichen Darallel zur Längsachse ihrer zugehörigen Rührarme (32') angeordnet sind.

7. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen der zusätzlichen Umfangsflußkomponente aus Rührketten («6,98,106) besteht.

8. Ofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichne·, daß Einrichtungen (90,92,94,96) zum Einstellen der Spannung der Rührketten (86, 98, 106) vorgesehen sind.

9. Ofen nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührketten (86) zwischen den Rührarmen (32) angeordnet sind.

10. Ofen nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rührkette (86) mit einem Ende am äußeren Ende eines Rührarmes (32) und mit ihrem anderen Ende am inneren Ende des benachbarten Rührarmes (32) befestigt ist.

U. Ofen nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rührkette (86) zwischen dem innersten Rührzahn (36) eines Rührarmes (32) und dem äußersten Rührzahn (36) des nächsten benachbarten Rührarmes (32) angeordnet ist.

12. Ofen nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende jeder Rührkette (98) mit der zentralen Welle (28) und das andere Ende der Rührkette (98) außerhalb des Mittelpunktes eines Rührarmes (32) angebracht ist.

13. Ofen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette zwischen dem äußersten Rührzahn (36) eines Rührarmes (32) und der zentralen Welle (28) angeordnet ist.

14. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen der zusätzlichen Umfangsflußkomponente aus einem Seil (112) mit mehreren mit Abstand zueinander angeordneten Schaufeln (118) besteht, das zwischen je zwei Rührarmen (32) angeordnet ist.