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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.
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PATENT CLAIMS
1. Flow-board rotary kiln for pyrolytic combustion of waste, characterized by the following features: (a) A cylindrical drum (11) rotatable about an essentially horizontal axis with annular end plates (26, 27) is provided, which has an inlet opening (28) and delimit an outlet opening (29); (b) a sand bed (15) is provided in the drum between the inlet and outlet openings (28, 29); (c) there are drive devices (41-43) for bringing about a relatively slow rotational movement of the drum (11) and thus a circulation of the sand bed (15) in the manner of a fluid bed;
; (d) there are ignition devices (22) for igniting the waste to be fed through the inlet opening (28) of the drum (11) and the gases released therefrom by pyrolysis, and (e) there are collecting devices (13) for collecting
Blast gas and combustion residues are provided at the outlet opening (29) of the drum (11).
2. Rotary tube furnace according to claim 1, characterized in that the casing of the drum (11) is designed as a water jacket, preferably made of pipes (23), which is connected to a water source (24) and an outlet (25) for the steam.
3. Rotary kiln according to claim 1, characterized in that on the inner wall of the drum (11) a plurality of blades (21) are attached to carry the sand with the rotating drum (11) up from the sand bed (15) and through the combustion area above the sand bed (15) discard.
4. Rotary tube furnace according to claim 3, characterized in that narrow blades (21) are provided, which have an arcuate cross-section, so that the coolest sand for reheating is lifted out of the sand bed (15), while the amount of simultaneously from the sand bed (15) highlighted waste is reduced to a minimum.
5. Rotary tube furnace according to claim 3 or 4, characterized in that a tube system (47, 48) is provided to introduce additional air into the sand bed (15).
6. Rotary tube furnace according to claim 5, characterized in that the tube system has perforated tubes (47) which are arranged behind the blades (21), and has a collecting line (48) on the outside of the drum (11) via which the perforated Pipes (47) can be supplied with additional air when they pass through the sand bed (15).
The invention relates to an Eliessbett rotary kiln for pyrolytic combustion of waste.
The theoretical advantages of pyrolytic waste incineration have long been known. A combustion or Ashing device with a fluid bed made of sand, which is kept in the flowing state with the help of air or oxygen and a flammable gas, completely consumes most flammable substances at a temperature of about 900ob, whereby the resulting blast furnace gas contains only a few harmful gases or other substances that lead to pollution.
Such waste incinerators are expensive, however, because they usually work with special refractory combustion chambers that must be sealed against the internal pressure, to which gas must be constantly supplied and to which mechanical feed devices must be assigned, with the aid of which the waste is inevitably supplied to the combustion chamber. In the combustion devices under consideration, it is also normally not possible to achieve effective heat recovery; on the other hand, expensive maintenance work is required for these combustion devices in order to
Keep the combustion chamber in the desired condition and keep it from metallic waste and other non-combustible
To clean waste products.
The invention has for its object to provide a waste incineration device in which the waste is also burned pyrolytically in a type of fluidized bed, which however causes significantly lower acquisition and operating costs than known fluidized bed combustion devices.
This object is achieved by a Fliessbeff rotary microphone, which is characterized by the following features: (a) a cylindrical drum rotatable about a substantially horizontal axis is provided with annular end plates which delimit an inlet opening and an outlet opening; (b) a sand bed is provided in the drum between the inlet and outlet openings; (c) drive devices are provided for bringing about a relatively slow rotational movement of the drum and thus a circulation of the sand bed in the manner of a fluid bed;
; (d) ignition devices are provided for igniting the waste to be fed through the inlet opening of the drum and the gases released therefrom by pyrolysis, and (e) collecting devices are provided for collecting top gas and combustion residues at the outlet opening of the drum.
Significant advantages of the Eliessbett rotary kiln according to the invention are that no gas flow is required to maintain a fluid bed, that no special feed devices are required to supply the waste materials, that no gas-tight sealing of the combustion chamber is required, and that an effective recovery of the combustion heat in the form of Steam is possible if the wall of the cylindrical drum is inevitably designed as a water jacket fed with water. Another advantage of the rotary kiln according to the invention is that no highly refractory materials have to be used, as a result of which both the acquisition costs and the operating costs are reduced.
Another advantage of the fluidized bed rotary kiln according to the invention is that it can be easily adapted to the respective purpose, i. That is, its size can be easily adapted to the intended use, so that a rotary kiln according to the invention can be designed equally for burning entire tree stumps and as a small unit for burning waste on ships or in small hospitals.
In summary, it can be said that a fluidized bed rotary kiln was created that is suitable for the economical and environmentally friendly destruction of waste such as waste products from the wood industry, oil residues on ships with infectious paper waste and the like from hospitals and similar waste that is difficult to destroy.
Further details and advantages of the invention are explained below with reference to an embodiment shown in the drawings and / or are the subject of the claims. Show it:
Figure 1 is a schematic longitudinal section of an Alenbrennungsanlage with a fluid bed rotary kiln according to the invention.
Fig. 2 is an end view of the rotary kiln according to FIGS. 1 and
3 to 5 slightly enlarged cross sections along the lines 3-3, 44 and 5-5 in Fig. 1st
Before going into the preferred exemplary embodiment shown in the drawing in more detail below, it should be stated that the person skilled in the art, starting from this exemplary embodiment, has numerous options for modifications and / or additions without having to leave the basic idea of the invention .
Fig. 1 shows a fluidized bed rotary kiln 10 - hereinafter referred to only briefly as a rotary kiln - with a drum 11, a slide 12 for supplying the waste, a chamber 13 for receiving ash and top gas and - in a schematic representation - a water-steam System 14. In operation, the combustible waste is simply dropped through the chute 12 into the drum 11, where it is taken up by the sand bed 15 in the flowing state.
In the sand bed, the waste migrates - from Fig. 1 - from left to right, being consumed by pyrolysis. The ash produced during the pyrolytic combustion passes into an ash pan 16, while the blast furnace gas is discharged via a vent 17.
According to an essential aspect of the invention, the flowing state of the heated sand bed 15 is achieved by the rotary movement of the essentially horizontally arranged drum 11 and by dredging the sand out of the bed and then throwing it off through the free cross section of the drum 11. As in FIG. 3 5 to 5, the sand bed 15 is pulled upwards in the direction of rotation due to the rotary movement of the drum 11, the inclination of the surface of the sand bed 15 relative to the horizontal being approximately 300 in accordance with the angle of repose of the sand.
The sand constantly rolls or slides down from the upper edge of the inclined sand bed 15, so that there is a continuous circulation movement in the sand bed 15, which is not unlike the liquefaction of a solid bed by injecting air or another gas. A drum speed of about 3 rpm has proven to be sufficient to achieve the desired flow state.
The sand is dredged up by means of shovels 21, which are provided in the longitudinal direction of the drum 11 on the inside thereof and plow through the sand bed 15 with the drum 11 rotating, lift some of the sand out of the sand bed 15 and then this sand through the free cross section of the drum 11 let it fall down again into the sand bed 15 as you turn over it. The sand is initially heated by the flame of a gas burner 22. However, once pyrolysis has started, the gases generated when the waste decays burn immediately above the surface of the sand bed 15, so that it heats up itself and the gas burner 22 only serves as a kind of ignition device.
In an advantageous embodiment of the invention, the jacket of the drum 11 consists of a cylindrical water jacket which is constructed from adjacent tubes 23 which are connected on the input side to a water source 24 and on the output side to a steam button 25 or the like. The drum 11 has annular end plates 26, 27, which laterally limit the expansion of the sand bed 15 and have an inlet opening 28 and an outlet opening 29. The chute 12 and the gas burner 22 protrude through the inlet opening 28, which is otherwise closed with a cover 31 in order to keep the heat losses as small as possible. There is no other reason for a (sealing) closing of the openings 28, 29.
The water jacket is preferably formed by tubes 23, which are bent in a serpentine shape and whose adjacent sections are connected by webs 32, as is the case with a conventional water boiler, but the wall of the drum 11 is curved into a cylinder and by a plurality of annular bands 33 is held together with a 1-profile, which simultaneously form rails for cooperation with support rollers 34, as is the case in a very similar manner with a water-cooled rotary kiln, which is described in US Pat. No. 3,822,651. An essential difference compared to the known rotary kiln, however, is that the water jacket of the drum 11 has no perforations.
In the exemplary embodiment, three serpentine tubes 23 are provided on the casing of the drum 11, each of which has a circumferential angle of 1200 and are connected at their ends to connecting lines 35, which lead to a collective connection 36, which has a line 37 with an inner channel and one concentric outer channel is connected to a rotary coupling 38, which enables a rotary movement between the drum 11, the connecting lines 35, the collecting connection 36 and the line 37 on the one hand and the pipes 39 on the other hand, which from the rotary coupling 38 to the water source 24 or to the steam buttons 25 lead. The rotary coupling 38 is a conventional structural unit with two separate channels, as is described, for example, in US Pat. No. 3,822,651.
To drive the drum 11 to a rotary movement, a toothed ring 41 is provided on its periphery, with which a pinion 42 meshes, which in turn can be driven via a chain 43 by a suitable drive unit (not shown). If desired, a separate sandpit 44 can be provided, to which an adjustable lid 45 is associated to collect the small amount of sand that escapes from the outlet opening 29 along with the ash for reuse.
Although the major part of the heat of combustion is recovered with the steam in a form that can be evaluated, whereby the drum can be kept at an appropriate temperature at the same time so that the use of highly refractory materials is not required, a simple heat exchanger (not shown) can still be used in the extractor 17 ) can be arranged to recover additional amounts of heat.
It is expedient if the blades 21 are relatively small in cross-section and are curved in an arc shape in order to excavate the sand from the bottom of the sand bed 15, where the sand is coldest, so that it heats up again when it falls back. The narrow blades, which quickly fill with sand, barely capture parts of the waste that are burned, so that the waste remains essentially embedded in the sand bed and is pyrolytically decomposed there.
In an embodiment of the invention, tubes 47 connected to a collecting line 48 can also be provided, with the aid of which air can be introduced into the sand bed 15 from below in order to support the removal of particularly difficult-to-combustible waste. The tubes 47 are perforated and arranged behind the blades 21 and with one end they pass through the end plate 26 on the input side. The collecting line 48 is curved and extends approximately over the circumferential angle of the drum 11, in which the sand bed 15 is in operation. The air from an air source 49 is thus distributed from the manifold 48 to those pipes 47 that are located in the sand bed 15.
If air is introduced into the sand bed, then this has exactly the same effect as with a conventional Iliessbett combustion device, but the amount of air supplied, since it is not in itself necessary for the turbulence of the sand bed, can be considerably less. Another fan 51 for supplying additional air is also attached to the cover 31 for the inlet opening 28.
The advantages of the rotary kiln 10 according to the invention are readily apparent to the person skilled in the art. The pyrolytic decomposition of waste is achieved in a kind of fluidized bed without the generation and introduction of a gas stream for swirling the bed being necessary to generate the flow state and without the need to seal the combustion chamber. Furthermore, the waste can be fed to the rotary kiln through a simple slide or the like, and no complicated feeding device is required.
The ash that arises during the incineration of waste, which is lighter than the sand, simply flows out via the outlet opening 29 without special measures being necessary.
The combustion chamber itself is essentially a drum constructed from pipes, which can be produced economically and for which no high-fire-resistant materials are required, which cause particularly high costs both in production and in operation. The heat of combustion can also be recovered effectively in the form of steam, and it has been shown that in many places where a rotary kiln 10 according to the invention is used, such as. B. in the wood industry, on ships or in hospitals, in the vicinity of the rotary kiln 10 facilities are available for which the steam is needed immediately. Added to this is the great adaptability of the rotary kiln according to the invention, which was explained at the beginning, to greatly differing types of waste and waste quantities.
The burner 22, the auxiliary fan 51 and the pipe system 47, 48 lead to considerable flexibility with regard to the operation of the rotary kiln according to the invention.