Verfahren zur Verbrennung von Abfallbrennstoffen, insbesondere Müll, sowie Verbrennungsofen zur Durchführung dieses Verfahrens Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zur Ver brennung von Abfallbrennstoffen, insbesondere Müll, bei welchem die Durchsatzmenge des Brennstoffes in Abhängigkeit vom Ascheerweichungspunkt durch die Höhe der Feuerraumtemperatur begrenzt ist.
Kennzeichnend für das Hauptpatent ist, dass in den Feuerraum Wasser eingeführt wird und durch Erwär mung, Verdampfung und Überhitzung des eingeführten Wassers die Verbrennungsgase im Feuerraum gekühlt werden, wobei die eingeführte Wassermenge in Abhän gigkeit von der Temperatur der Verbrennungsgase ge regelt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abände rung des Verfahrens gemäss dem Hauptpatent, welcher die Aufgabe zugrunde liegt, die Verbrennung der Ab fallbrennstoffe mit einer hygienischen Vernichtung von Abwässern zu verbinden, wie im folgenden mehr im einzelnen ausgeführt wird.
Bekanntlich fallen in den städtischen Kläranlagen und in der Industrie vielfach Abwässer an, die nicht nur stark verschmutzt, sondern sogar verseucht, d. h. mit toxisch wirkendem Schmutz, Salzen, Säuren und Riechstoffen oder sogar ausgesprochenen Giftstoffen beladen sind, so dass diese Abwässer, die in Form von wässrigen Lösungen und/oder Suspensionen anfallen, nicht in natürliche Gewässer bzw.
in die Kanalisation abgelassen werden können. Abgesehen vom Problem der hygienischen Vernichtung von verseuchten Indu strieabwässern, die oftmals hohe Gehalte an Salzen, Säuren und Giftstoffen aufweisen, stellt auch die hygie nisch einwandfreie Beseitigung der in den städtischen Kläranlagen anfallenden Schlammsuspensionen mit einem Feststoffgehalt bis zu 8 % ein noch immer offe nes Problem dar.
Andererseits besteht bei der Abfall- und insbeson dere Müllverbrennung ein Problem darin, die im Ver brennungsofen entwickelte Wärme einfach und unmit telbar, d. h. ohne besonderen apparativen Aufwand, zu verwerten. Durch die vorliegende Erfindung soll eine gleich zeitige Lösung dieser beiden Probleme im Rahmen der Abfall-, insbesondere Müllverbrennung gefunden wer den.
Demgemäss betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verbrennung von Abfallbrennstoffen, insbesondere Müll, bei welchem nach dem Patentanspruch I des Hauptpatentes die Durchsatzmenge des Brennstoffes in Abhängigkeit vom Ascheerweichungspunkt durch die Höhe der Feuerraumtemperatur begrenzt ist und bei welchem in den Feuerraum Wasser eingeführt wird und durch Erwärmung, Verdampfung und Überhitzung des eingeführten Wassers die Verbrennungsgase im Feuerraum gekühlt werden, wobei die eingeführte Was sermenge in Abhängigkeit von der Temperatur der Verbrennungsgase geregelt wird.
Kennzeichnend für die vorliegende Erfindung ist, dass in den Feuerraum Abwasser in feinverteiltem Zustand eingeführt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Verbren nungsofen zur Durchführung des zuvor genannten Ver fahrens, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass oberhalb des Verbrennungsrostes in mindestens einer Wand des Ofens Einspritzdüsen zur Einführung des Abwassers in den Feuerraum angeordnet sind.
Der Erfindung liegt im wesentlichen die überle- gung zugrunde, dass es möglich sein muss, bei dem gemäss dem Hauptpatent vorgeschlagenen Abfallver- brennungsverfahren statt reinen Wassers verschmutzte und/oder verseuchte Abwässer, wie sie in städtischen Kläranlagen bzw. Industrieanlagen anfallen, in den Feuerraum einzuführen, so dass einerseits die einzelnen Tröpfchen durch direkten Kontakt mit den heissen Verbrennungsgasen verdampfen und zugleich die darin in Lösung bzw.
Suspension enthaltenen brennbaren Feststoffe in der Schwebe verbrennen und andererseits die heissen Verbrennungsgase auf eine durch die zuläs sige Feuerraumtemperatur bedingte Temperatur, d. h. auf eine Rauchgastemperatur in der Grössenordnung von zweckmässig ca. 600 bis 800 C abgekühlt wer- den, d. h. bei Temperaturen, bei welchen allfällige organische Riechstoffe zerstört werden. Danach kanw durch weitere Einspritzung von Wasser und/oder Ab wasser die Austrittstemperatur der Abgase z. B. bis auf ca. 300 C gesenkt werden.
Durch diese Massnahme wird zugleich einmal eine einfache und unmittelbare Wärmeverwertung ohne besonderen apparativen Auf wand und zum anderen eine überaus hygienische Ab wasservernichtung erreicht.
Eine Betrachtung des durchschnittlichen Anfalls an Müll und im flüssigem Faulschlamm enthaltenen Was ser im Hinblick auf das hier vorgeschlagene Verfahren bestätigt, dass auf dem wichtigen Gebiet der hygieni sche Beseitigung der gesamten biologischen Abfälle eine Kombination von Müllverbrennung und kommu naler Abwasserbehandlung auch hinsichtlich der Wär mebilanz praktisch realisierbar ist, wie folgende über legung zeigt:
Die pro Einwohner und Jahr anfallende Menge von Müll kann zur Zeit mit 250 kg angenommen werden, wobei der infolge des wachsenden Lebensstandards ste tig steigende Heizwert des Mülls heute im Bereich von 1500 bis 2000 kcal/kg liegt, so dass beim anfallenden Müll mit einer latenten Wärmemenge von 0,38 bis 0,50 Gcal pro Einwohner und Jahr zu rechnen ist.
Andererseits beträgt die im flüssigen Faulschlamm an fallende Menge an Trockensubstanz ca. 30 kg pro Ein wohner und Jahr, was bei dem schon erwähnten Fest- stoff-Anteil des Schlammes von 8 %, d. h. also bei einem Wassergehalt von 92 01o, eine Wassermenge von ca. 350 kg pro Einwohner und Jahr darstellt.
Zur Ver dampfung dieser Wassermenge und ihrer anschliessen- den überhitzung auf 300 C, d. h. auf die Austritts temperatur der Abgase aus der Anlage nach deren Gesamtabkühlung, ist eine Wärmemenge von ca. 0,25 Gcal pro Einwohner und Jahr erforderlich.
Diese Wärmemenge stellt aber, je nach dem Heizwert des Mülls, einen Anteil von 66 bis 50 % der durch die Müllverbrennung erzeugten Wärme dar, was inner halb der üblichen Wärmeausnutzungs-Grade der heuti gen Müllverbrennungsöfen liegt.
Eine beispielsweise Durchführungsform des Ver fahrens, angewendet bei einem Ofen zur Verbrennung von Müll, soll im folgenden mehr im einzelnen be schrieben werden.
Der Müllverbrennungsofen kann, wie dies bereits im Hauptpatent beschrieben ist, mit einem Vortrock- nungsrost und einem sich an diesen anschliessenden, mit Unterwind versorgten Verbrennungsrost ausgerü stet sein. Der Feuerraum, der mit feuerfesten Steinen ausgemauert ist, weist keinerlei Kesselheizflächen auf, stellt also eine ungekühlte Brennkammer dar.
Oberhalb des Verbrennungsrostes ist an den beiden Seitenwänden des Ofens je eine Reihe von mehreren Einspritzdüsen angeordnet, durch die das Abwasser in fein zerstäubter Form in den Feuerraum eingeführt wird. Diese Düsen können regulierbar und/oder in ihrer Blasrichtung verstellbar sein. Die Bauart, Bemes sung, sowie der Baustoff der Düsen sind der Natur der Abwässer bzw. der durch die Zerstäubung beding ten Beanspruchung angepasst.
Das in Form kleinster Tröpfchen in den Feuerraum eingeführte Abwasser wird durch direkten Kontakt mit den durch die Müllverbrennung erzeugten heissen Ver brennungsgasen verdampft und überhitzt, wobei die frei gewordenen organischen Feststoffteilchen in der Schwebe verbrennen, während die mineralischen ver- dampfen, zersetzt werden oder auch als Flugstaub vom Rauchgasstrom erfasst werden. Hierbei kühlen sich zugleich die heissen Müllverbrennungsgase soweit ab, dass eine vorbestimmte Feuerraumtemperatur in der Grössenordnung von ca. 600 bis 800 C eingehalten und somit das feuerfeste Mauerwerk des Ofens nicht unzulässig hoch beansprucht wird.
Dadurch, dass in folge der Rauchgaskühlung der Ascheerweichungspunkt nicht erreicht wird, kann auch ein Ankleben von teigig gewordener Flugasche an den Feuerraumwänden nicht auftreten. Duch weitere Abwassereindüsung werden die Rauchgase weiter abgekühlt, so dass sie schlussendlich mit einer Temperatur in der Grössenordnung von 300 C aus der Anlage in die Atmosphäre austreten.
Das Abwasser könnte, soweit es seine Beschaffen heit erlaubt, bevor es in den Feuerraum eingeführt wird, vorerhitzt werden, und zwar z. B. durch die be reits abgekühlten Verbrennungsgase des Ofens. Zu die sem Zweck könnte eine Rohrschlange, welcher das zu erhitzende Abwasser vor Eintritt in den Feuerraum zugeführt wird, in Richtung der Rauchgasströmung hin ter dem Feuerraum, etwa im Bereich des Abzuges, vorgesehen sein. Dadurch, dass an dieser Stelle die Verbrennungsgase infolge ihrer Wärmeabgabe an das in den Feuerraum eingesprühte Abwasser bereits abge kühlt sind, können Anwachsungen von teigig geworde ner Flugasche an der Rohrschlange nicht auftreten.
Nach Durchströmung der Rohrschlange wird das vor erhitzte Abwasser über Rohrleitungen den Einspritz düsen zugeführt.
Dadurch, dass keine Heizflächen im Feuerraum bzw. in einem nachgeschalteten Ofenzug angeordnet sind, steht die gesamte im Feuerraum erzeugte Ver brennungswärme zur Verdampfung und Überhitzung des Wasseranteils und als Zündwärme zur Verbren nung des Feststoffanteils des in den Ofen eingeführten Abwassers zur Verfügung.
Selbstverständlich können aber auch, vorzugsweise in einem hinteren Ofenzug, Kesselheizflächen angeord net sein, wobei dann natürlich die Abwasserzufuhr pro Zeiteinheit der Grösse und Leistung dieser Kesselheiz flächen angepasst sein muss.
Auf diese Weise wird es ermöglicht, ohne besonde ren apparativen Aufwand, wie er durch Einbau von Kesselheizflächen bedingt ist, die im Ofen erzeugte Verbrennungswärme auf einfache Weise direkt zu ver werten. gleichzeitig die im Hinblick auf die zulässige Feuerraumtemperatur erforderliche Abkühlung der heissen Verbrennungsgase herbeizuführen und drittens zugleich auch eine hygienische Abwasser-Vernichtung zu gewährleisten.
Durch das vorgeschlagene Verfahren wird aber nicht nur das Problem der Beseitigung von Klär schlamm bzw. Abwasser endlich in hygienisch ein wandfreier Weise gelöst, sondern auch sogar eine Mög lichkeit geschaffen, dies in bereits vorhandenen, älteren Müllverbrennungsanlagen ohne Wärmeverwertung, die durch den ständig steigenden Müllheizwert immer mehr überbeansprucht sind, bzw. nur noch mit ent sprechend verringertem Mülldurchsatz gefahren wer den können, durchzuführen, so dass eine Aufwertung solcher bereits bestehender und vielleicht sogar stillge legter Anlagen erreicht wird und Neuinvestitionen ge spart werden können.
Das Verfahren ist nicht auf Müllverbrennungsöfen beschränkt, sondern kann auch bei industriellen. Ab- fall-Verbrennungsöfen angewandt werden, wobei hier vorzugsweise industrielle Abwässer vernichtet werden.