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PATENTANSPRtSCHE
1. Fliessbrett-Drehrohrofen zur pyrolythischen Verbrennung von Abfällen, gekennzeichnet durch folgende Meflcmale: (a) Es ist eine um eine im wesentlichen horizontale Achse drehbare zylindrische Trommel (11) mit ringförmigen Endplatten (26, 27) vorgesehen, welche eine Einlassöffnung (28) und eine Auslassöffnung (29) begrenzen; (b) in der Trommel ist zwischen Einlass- und Auslassöffnung (28, 29) ein Sandbett (15) vorgesehen; (c) es sind Antriebseinrichtungen (41- 43) zum Herbeiführen einer relativ langsamen Drehbewegung der Trommel (11) und damit einer Umwälzung des Sandbettes (15) nach Art eines Fliessbettes vorgesehen;
; (d) es sind Zündeinrichtungen (22) zum Zünden der durch die Einlassöffnung (28) der Trommel (11) zuzuführenden Abfälle und der daraus durch Pyrolyse freigesetzten Gase vorgesehen und (e) es sind Auffangeinrichtungen (13) zum Auffangen von
Gichtgas und Verbrennungsrückständen an der Auslassöffnung (29) der Trommel (11) vorgesehen.
2. Drehrohrofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel der Trommel (11) als Wassermantel, vorzugsweise aus Rohren (23), ausgebildet ist, welcher mit einer Wasserquelle (24) und einem Auslass (25) für den Dampf verbunden ist.
3. Drehrohrofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenwand der Trommel (11) mehrere Schaufeln (21) befestigt sind, um den Sand bei umlaufender Trommel (11) aus dem Sandbett (15) hochzutragen und durch den Verbrennungsbereich über dem Sandbett (15) abzuwerfen.
4. Drehrohrofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass schmale Schaufeln (21) vorgesehen sind, die einen bogenförmigen Querschnitt aufweisen, damit jeweils der kühlste Sand zum erneuten Aufheizen aus dem Sandbett (15) herausgehoben wird, während die Menge der gleichzeitig aus dem Sandbett (15) herausgehobenen Abfallstoffe auf ein Minimum reduziert ist.
5. Drehrohrofen nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohrsystem (47, 48) vorgesehen ist, um Zusatzluft in das Sandbett (15) einzuleiten.
6. Drehrohrofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrsystem perforierte Rohre (47) aufweist, welche hinter den Schaufeln (21) angeordnet sind, sowie eine Sammelleitung (48) auf der Aussenseite der Trommel (11) aufweist, über die den perforierten Rohren (47) Zusatzluft zuführbar ist, wenn diese durch das Sandbett (15) hindurchlaufen.
Die Erfindung betrifft einen Eliessbett-Drehrohrofen zur pyrolythischen Verbrennung von Abfällen.
Die theoretischen Vorteile der pyrolythischen Verbrennung von Abfällen sind seit langem bekannt. Eine Verbrennungsbzw. Veraschungsvorrichtung mit einem Fliessbett aus Sand, welches mit Hilfe von Luft oder Sauerstoff und einem brennbaren Gas im Fliesszustand gehalten wird, verzehrt die meisten brennbaren Stoffe bei einer Temperatur von etwa 900ob vollständig, wobei in dem entstehenden Gichtgas nur wenig schädliche Gase oder andere Stoffe enthalten sind, die zu einer Umweltverschmutzung führen.
Derartige Abfallverbrennungs öfen sind jedoch teuer, da sie üblicherweise mit speziellen feuerfesten Brennkammern arbeiten, die gegen den Innendruck abgedichtet sein müssen, denen ständig Gas zugeführt werden muss und denen mechanische Speiseeinrichtungen zugeordnet sein müssen, mit deren Hilfe die Abfälle der Brennkammer zwangsläufig zugeführt werden. Bei den betrachteten Verbrennungsvorrichtungen ist es ferner norma lerweise nicht möglich, eine wirksame Wärmerückgewinnung zu erreichen; andererseits sind bei diesen Verbrennungsvor richtungen teure Wartungsarbeiten erforderlich, um die
Brennkammer in dem gewünschten Zustand zu halten und sie von metallischen Abfällen und anderen nicht brennbaren
Abfallprodukten zu reinigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abfallver brennungsvorrichtung anzugeben, in der die Abfälle ebenfalls in einer Art Fliessbett pyrolythisch verbrannt werden, welche jedoch wesentlich niedrigere Anschaffungs- und Betriebsko sten verursacht als bekannte Fliessbett-Verbrennungsvorrich- tungen.
Diese Aufgabe wird durch einen Fliessbeff-Drehro'nrofen gelöst, der durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist: (a) Es ist eine um eine im wesentlichen horizontale Achse drehbare zylindrische Trommel mit ringförmigen Endplatten vorgesehen, welche eine Einlassöffnung und eine Auslassöff nung begrenzen; (b) in der Trommel ist zwischen Einlass- und Auslassöffnung ein Sandbett vorgesehen; (c) es sind Antriebseinrichtungen zum Herbeiführen einer relativ langsamen Drehbewegung der Trommel und damit einer Umwälzung des Sandbettes nach Art eines Fliessbettes vorgesehen;
; (d) es sind Zündeinrichtungen zum Zünden der durch die Einlassöffnung der Trommel zuzuführenden Abfälle und der daraus durch Pyrolyse freigesetzten Gase vorgesehen und (e) es sind Auffangeinrichtungen zum Auffangen von Gichtgas und Verbrennungsrüclçständen an der Auslassöffnung der Trommel vorgesehen.
Wesentliche Vorteile des erfindungsgemässen Eliessbett- Drehrohrofens bestehen darin, dass keine Gasströmung erforderlich ist, um ein Fliessbett aufrechtzuerhalten, dass keine speziellen Speiseeinrichtungen zum Zuführen der Abfallstoffe erforderlich sind, dass keine gasdichte Abdichtung der Brennkammer erforderlich ist und dass eine wirksame Rückgewinnung der Verbrennungswärme in Form von Dampf möglich ist, wenn man die Wandung der zylindrischen Trommel zwed- mässig als mit Wasser gespeisten tühlmantel ausbildet. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Drehrohrofens besteht darin, dass keine hochfeuerfesten Materialien eingesetzt werden müssen, wodurch sowohl die Anschaffungskosten als auch die Betriebskosten reduziert werden.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Fliessbett- Drehrohrofens besteht darin, dass er leicht an den jeweiligen Verwendungszweck angepasst werden kann, d. h., dass seine Grösse ohne weiteres auf den geplanten Einsatz abgestimmt werden kann, so dass ein erfindungsgemässer Drehrohrofen gleichermassen für die Verbrennung ganzer Baumstümpfe und als kleine Einheit für die Abfallverbrennung auf Schiffen oder in kleinen Krankenhäusern ausgelegt werden kann.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass ein Fliessbett Drehrohrofen geschaffen wurde, der für eine wirtschaftliche und umweltfreundliche Vernichtung von Abfällen wie Abfallprodukten der Holzindustrie, Ölrückstände auf Schiffen mit Crankheitsträgern behafteten Papierabfällen und dergleichen von Hospitälern und ähnliche schlecht zu vernichtende Abfälle geeignet ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert und/oder sind Gegenstand der Patentansprüche. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt einer Alerbren- nungsanlage mit einem Fliessbett-Drehrohrofen gemäss der Erfindung;
Fig. 2 eine Stirnansicht des Drehrohrofens gemäss Fig. 1 und
Fig. 3 bis 5 geringfügig vergrösserte Querschnitte längs der Linien 3-3, 44 und 5-5 in Fig. 1.
Ehe nachstehend im einzelnen näher auf das in der Zeichnung dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel eingegangen wird, sei vorausgeschickt, dass dem Fachmann, ausgehend von diesem Ausführungsbeispiel, zahlreiche Möglichkeiten für Abwandlungen und/oder Ergänzungen zu Gebote stehen, ohne dass er dabei den Grundgedanken der Erfindung verlassen müsste.
Fig. 1 zeigt einen Fliessbett-Drehrohrofen 10 - nachstehend nur noch kurz als Drehrohrofen bezeichnet - mit einer Trommel 11, einer Rutsche 12 zum Zuführen der Abfälle, einer Kammer 13 zur Aufnahme von Asche und Gichtgas und - in schematischer Darstellung - einem Wasser-Dampf-System 14. Im Betrieb lässt man die brennbaren Abfälle einfach durch die Rutsche 12 in die Trommel 11 fallen, wo sie von dem im Fliesszustand befindlichen Sandbett 15 aufgenommen werden.
In dem Sandbett wandern die Abfälle - in Fig. 1 - von links nach rechts, wobei sie durch Pyrolyse verzehrt werden. Die bei der pyrolythischen Verbrennung entstehende Asche gelangt in einen Aschenkasten 16, während das entstehende Gichtgas über einen Abzug 17 abgeleitet wird.
Gemäss einem wesentlichen Aspekt der Erfindung erreicht man den Fliesszustand des erhitzten Sandbettes 15 durch die Drehbewegung der im wesentlichen horizontal angeordneten Trommel 11 und durch ein Hochbaggern des Sandes aus dem Bett und anschliessendes Abwerfen desselben durch den freien Querschnitt der Trommel 11. Wie die Fig. 3 bis 5 zeigen, wird das Sandbett 15 aufgrund der Drehbewegung der Trommel 11 in Drehrichtung nach oben gezogen, wobei sich entsprechend dem Schüttwinkel des Sandes eine Neigung der Oberfläche des Sandbettes 15 gegenüber der Horizontalen von etwa 300 ergibt.
Von der Oberkante des schrägliegenden Sandbettes 15 rollt oder rutscht der Sand ständig nach unten, so dass sich in dem Sandbett 15 eine kontinuierliche Umwälzbewegung ergibt, die der Verflüssigung eines Feststoffbettes durch Einpressen von Luft oder einem anderen Gas nicht unähnlich ist. Eine Trommel-Drehzahl von etwa 3 Upm hat sich für die Erzielung des gewünschten Fliesszustandes als ausreichend erwiesen.
Das Hochbaggern des Sandes erfolgt mittels Schaufeln 21, die in Längsrichtung der Trommel 11 auf deren Innenseite vorgesehen sind und das Sandbett 15 bei umlaufender Trommel 11 durchpflügen, einen Teil des Sandes aus dem Sandbett 15 herausheben und diesen Sand dann durch den freien Querschnitt der Trommel 11 hindurch wieder nach unten in das Sandbett 15 herabfallen lassen, wenn sie sich über dieses hinwegdrehen. Der Sand wird anfänglich von der Flamme eines Gasbrenners 22 erhitzt. Wenn dann die Pyrolyse jedoch erst einmal in Gang gekommen ist, dann verbrennen die beim Zerfallen der Abfälle entstehenden Gase unmittelbar über der Oberfläche des Sandbettes 15, so dass dieses sich selbst aufheizt und der Gasbrenner 22 nur noch als eine Art Zündeinrichtung dient.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besteht der Mantel der Trommel 11 aus einem zylindrischen Wassermantel, der aus benachbarten Rohren 23 aufgebaut ist, die eingangsseitig mit einer Wasserquelle 24 und ausgangsseitig mit einem Dampfltasten 25 oder dergleichen verbunden sind. Die Trommel 11 besitzt ringförmige Endplatten 26, 27, welche die Ausdehnung des Sandbettes 15 seitlich begrenzen und eine Einlassöffnung 28 bzw. eine Auslassöffnung 29 aufweisen. Die Rutsche 12 und der Gasbrenner 22 ragen durch die Einlassöffnung 28 hindurch, welche im übrigen mit einem Deckel 31 verschlossen ist, um die Wärmeverluste so klein wie möglich zu halten. Ein anderer Grund für ein (dichtendes) Verschliessen der Öffnungen 28, 29 besteht nicht.
Der Wassermantel wird vorzugsweise durch Rohre 23 gebildet, die schlangenförmig gebogen sind und deren benachbarte Abschnitte durch Stege 32 verbunden sind, wie dies bei einem üblichen Wasserboiler der Fall ist, wobei die Wandung der Trommel 11 jedoch zu einem Zylinder gekrümmt und durch mehrere ringförmige Bänder 33 mit einem 1-Profil zusammengehalten ist, welche gleichzeitig Schienen zum Zusammenwirken mit Stützrollen 34 bilden, wie dies in sehr ähnlicher Weise bei einem wassergekühlten Drehrohrofen der Fall ist, der in der US-PS 3 822 651 beschrieben ist. Ein wesentlicher Unterschied gegenüber dem bekannten Drehrohrofen besteht dabei jedoch darin, dass der Wassermantel der Trommel 11 keine Perforationen aufweist.
Beim Ausführungsbeispiel sind am Mantel der Trommel 11 drei schlangenförmig gebogene Rohre 23 vorgesehen, welche jeweils einen Umfangswinkel von 1200 umfassen und an ihren Enden mit Anschlussleitungen 35 verbunden sind, die zu einem Sammelanschluss 36 führen, der über eine Leitung 37 mit einem inneren Kanal und einem dazu konzentrischen äusseren Kanal mit einer Drehkupplung 38 verbunden ist, welche eine Drehbewegung zwischen der Trommel 11, den Anschlussleitungen 35, dem Sammelanschluss 36 und der Leitung 37 einerseits und den Rohren 39 andererseits ermöglicht, die von der Drehkupplung 38 zu der Wasserquelle 24 bzw. zu dem Dampfltasten 25 führen. Die Drehkupplung 38 ist eine übliche Baueinheit mit zwei getrennten Kanälen, wie sie beispielsweise in der US-PS 3 822 651 beschrieben ist.
Zum Antreiben der Trommel 11 zu einer Drehbewegung ist an ihrem Umfang ein Zahnkranz 41 vorgesehen, mit dem ein Ritzel 42 kämmt, welches seinerseits über eine Kette 43 durch ein geeignetes Antriebsaggregat (nicht dargestellt) antreibbar ist. Wenn es erwünscht ist, kann ein getrennter Sandkasten 44 vorgesehen werden, welchem ein einstellbarer Deckel 45 zugeordnet ist, um die geringe Sandmenge, welche zusammen mit der Asche aus der Auslassöffnung 29 austritt, für eine erneute Verwendung zu sammeln.
Obwohl der überwiegende Teil der Verbrennungswärme mit dem Dampf in auswertbarer Form zurückgewonnen wird, wodurch gleichzeitig die Trommel auf einer angemessenen Temperatur gehalten werden kann, so dass der Einsatz von hochfeuerfesten Materialien nicht erforderlich ist, kann in dem Abzug 17 noch ein einfacher Wärmeaustauscher (nicht dargestellt) angeordnet werden, um zusätzliche Wärmemengen zurückzugewinnen.
Günstig ist es, wenn die Schaufeln 21 im Querschnitt relativ klein und bogenförmig gekrümmt sind, um den Sand vom Boden des Sandbettes 15, wo der Sand am kältesten ist, hochzubaggern, so dass er beim Zurückfallen erneut aufgeheizt wird. Die schmalen Schaufeln, die sich schnell mit Sand füllen, erfassen dabei kaum Teile der Abfallstoffe, welche verbrennt werden, so dass die Abfallstoffe im wesentlichen in das Sandbett eingebettet bleiben und dort pyrolythisch zersetzt werden.
In Ausgestaltung der Erfindung können ferner mit einer Sammelleitung 48 verbundene Rohre 47 vorgesehen sein, mit deren Hilfe von unten Luft in das Sandbett 15 einleitbar ist, um den Abbau besonders schwer brennbarer Abfälle zu unterstützen. Die Rohre 47 sind perforiert und hinter den Schaufeln 21 angeordnet und durchgreifen mit ihrem einen Ende die eingangsseitige Endplatte 26. Die Sammelleitung 48 ist bogenförmig ausgebildet und erstreckt sich etwa über den Umfangswinkel der Trommel 11, in dem sich in Betrieb das Sandbett 15 befindet. Die Luft aus einer Luftquelle 49 wird also von der Sammelleitung 48 auf diejenigen Rohre 47 verteilt, die sich in dem Sandbett 15 befinden.
Wenn Luft in das Sandbett eingeleitet wird, dann hat dies genau die gleiche Wirkung wie bei einer üblichen Iliessbett-Verbrennungsvorrlchtung, wobei jedoch die zugeführte Luftmenge, da sie an sich für die Verwirbelung des Sandbettes nicht erforderlich ist, wesentlich geringer sein kann. Ein weiteres Gebläse 51 zum Zuführen zusätzlicher Luft ist ebenfalls an dem Deckel 31 für die Einlassöffnung 28 befestigt.
Die Vorteile des erfindungsgemässen Drehrohrofens 10 liegen für den Fachmann ohne weiteres auf der Hand. Die pyrolythische Zersetzung von Abfällen wird in einer Art Fliessbett erreicht, ohne dass zur Erzeugung des Fliesszustandes die Erzeugung und Einleitung eines Gasstromes zur Verwirbelung des Bettes erforderlich wäre und ohne dass eine Abdichtung der Brennkammer erforderlich ist. Ferner können die Abfälle dem Drehrohrofen über eine einfache Rutsche oder dergleichen zugeführt werden und es ist keine komplizierte Speiseeinrichtung erforderlich.
Die bei der Abfallverbrennung entstehende Asche, welche leichter als der Sand ist, fliesst einfach über die Auslassöffnung 29 ab, ohne dass besondere Massnahmen erforderlich wären.
Die Brennkammer selbst ist im wesentlichen eine aus Rohren aufgebaute Trommel, welche wirtschaftlich hergestellt werden kann und für die keine hochfeuerfesten Materialien erforderlich sind, welche sowohl bei der Herstellung als auch im Betrieb besonders hohe Kosten verursachen. Die Verbrennungswärme lässt sich darüber hinaus wirksam in Form von Dampf zurückgewinnen, und es hat sich gezeigt, dass an vielen Stellen, wo ein erfindungsgemässer Drehrohrofen 10 eingesetzt wird, wie z. B. in der Holzindustrie, auf Schiffen oder in Krankenhäusern, in der Nähe des Drehrohrofens 10 Einrichtungen vorhanden sind, für welche der Dampf unmittelbar benötigt wird. Hinzu kommt noch die eingangs erläuterte grosse Anpassungsfähigkeit des erfindungsgemässen Drehrohrofens an stark unterschiedliche Abfälle und Abfallmengen.
Der Brenner 22, das Hilfsgebläse 51 und das Rohrsystem 47, 48 führen hinsichtlich des Betriebes des erfindungsgemässen Drehrohrofens zu einer beträchtlichen Flexibilität.