CH623121A5

CH623121A5 -

Info

Publication number: CH623121A5
Application number: CH852077A
Authority: CH
Inventors: Heinz Mallek; Dieter Kuhnert; Friedrich Scholz
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich; Kraftanlagen Ag
Priority date: 1976-07-23
Filing date: 1977-07-11
Publication date: 1981-05-15
Also published as: US4156393A; FR2359373B1; ATA454477A; JPS6118086B2; JPS5313567A; NL7707484A; BE856456A; SE434567B; DE2633128C3; IT1080994B; FR2359373A1; SE7708388L; DE2633128B2; GB1574792A; AT358151B; DE2633128A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verbrennung fester und ggf. zusätzlich flüssiger Abfallstoffe, die durch mindestens ein Rostelement in zwei vertikal übereinanderliegende Abschnitte unterteilt ist.

Es ist bereits eine Anlage zur Verbrennung von Müll bekannt, bei der die vertikal einander folgenden Abschnitte einer Verbrennungskammer, Haupt- und Nachverbrennungskammer, durch einen Rost voneinander getrennt sind. Die Hauptverbrennungskammer mündet nicht unmittelbar in die Nachverbrennungskammer, sondern in ein innerhalb derselben angeordnetes Rohr aus hochwarmfestem Material, so dass Gase und Verbrennungsrücksände aus der Hauptverbrennungskammer hinter dem Rost in die Nachverbrennungskammer nach unten in Richtung auf die Klappen einer ver-schliessbaren Bodenöffnung geleitet, die Rückstände auf diesen abgeschieden und die Gase in den Ringraum nach oben umgelenkt und über seitliche Öffnungen der Nachverbrennungskammer abgeleitet werden. Der die Anlage unterteilende Rost besteht hierbei aus mindestens zwei, auf jeweils einer horizontalen Achse pendelnd gelagerten Teilen.

Im Hinblick auf die Verarbeitung radioaktiver Abfälle war das Ziel dieser Einrichtung, bei einfachem, kompaktem Aufbau und einer einfachen und gefahrlosen Bedienung und Wartung bereits am Ausgang der Nachverbrennungskammer von brennbaren Anteilen weitgehend freie Abgase und Verbrennungsrückstände zu erhalten. Durch die Bewegung des Rostes sollten Verbrennungsrückstände ausgesiebt und noch unverbrannte Anteile geringer Abmessungen nach Durchfallen des zentralen Abschnitts auf den Bodenklappen der Nachverbrennungskammer durch das Beaufschlagen mit heissen sauerstoffhaltigen Gasen ausgebrannt werden (OS 24 44 125).

Mit der vorgeschriebenen Einrichtung lassen sich bei absatzweiser Beschickung die unterschiedlichsten Abfallstoffe nahezu vollständig verbrennen. Einrichtungen mit einem Rost zwischen Haupt- und Nachverbrennungskammer bieten den Vorteil einer Unabhängigkeit von der Stückgrösse, andererseits neigen Roste zum Verkleben, werden dadurch unwirksam, und es treten Kühlprobleme auf. Ähnliches gilt für rotierende Einbauteile innerhalb eines Schachts, wie sie dem zuletzt beschriebenen Ofen zugrunde liegen. Bei extremen Schwankungen der Stückgrösse besteht die Gefahr des Verklemmens rotierender Einbauteile.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Abfallstoffe der unterschiedlichsten Art unsortiert zu verbrennen, d. h. insbesondere abhängig von den Verbrennungseigenschaften durch Eingriff von aussen den Strom von Abfallstoffen und Gasen durch die Vorrichtung gezielt zu lenken und insbesondere ein Gluttbett derart in der Vorverbrennungskammer auszubilden und aufrechtzuerhalten und dessen Stoffpartikel umzuschichten, dass nur Partikel gewünschter Abmessung in die untere Nachverbrennungskammer abgegeben werden und gleichzeitig Wärme aus dem Wärmeinhalt des Glutbetts in ausreichender Menge einem oberen Trocknungs- und einem mittleren Ent- und einem unteren Vergasungsorgan zur Verfügung gestellt wird, die sich abhängig von den Verbrennungseigenschaften in unterschiedlichen Zonen der Vorverbrennungskammer ausbilden. Ausgehend von einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst,

dass die dem oberen, als Pyrolysekammer ausgebildeten Abschnitt zugewandte Seite des Rostelements geschlossen ausgeführt ist, und dass zwischen dem Rostelement und Kammerwandung Durchgangsöffnungen zwischen dem oberen Abschnitt und dem als Verbrennungskammer ausgebildeten unteren Abschnitt vorgesehen sind, wobei das Rostelement für ein Verändern des Querschnitts der Durchgangsöffnungen

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während des Betriebes mittels einer Handhabe oder eines Antriebs diskontinuierlich oder kontinuierlich aus einer Ausgangslage und wieder zurück in diese zu bewegen ist.

Ein Rostelement ist derart bemessen und auf einer Welle oder Achse derart gelagert, dass der Querschnitt der Durchgangsöffnungen zwischen Rostelementen und Kammerwandung durch Bewegen des Rostelements im Wechsel zu ver-grössern und wieder zu verkleinern ist.

Bei zwei und mehreren Rostelementen sind diese derart bemessen und auf einer Welle oder Achse derart gelagert,

dass zumindest der Querschnitt der Durchgangsöffnung zwischen den Rostelementen durch Bewegen der Rostelemente im Wechsel zu vergrössern und wieder zu verkleinern ist. Die Rostelementbewegung und die mit dieser vorgenommene Vergrösserung und Verkleinerung des Öffnungsquerschnitts zwischen oberem und unterem Abschnitt der Verbrennungseinrichtung erfolgt durch Eingriff von aussen. Abhängig von der Grösse des Öffnungsquerschnitts ist die Grösse des Glutbettvolumens und dessen Wirkung als Wärmespeicher, der die zeitlich und räumlich unterschiedlichen Wärmeströme zwischen den endotherm verlaufenden Trocknungs-, Ent-und Vergasungsvorgängen und dem exothermen Teilverbrennungsvorgang innerhalb der Pyrolysekammer ausgleicht. Die Umschichtung des Glutbetts durch Bewegen des Rostelements führt zu einer grossen Oberfläche und damit zu einer vollständigen Aufspaltung der entstehenden Verkokungsprodukte.

Bei Verminderung des Öffnungsquerschnitts findet eine Volumenverminderung der in den unteren Abschnitt abgeleitenden festen Pyrolyseprodukte statt. Entsprechend der freien Durchgangsquerschnitt erfolgt der Austrag aus dem Glutbett in die untere Verbrennungskammer.

Als Rostelemente lassen sich drehbar gelagerte, walzenartige, im Querschnitt runde oder ovale, oder aber dreh- oder schwenkbar gelagerte, plattenförmige, im Querschnitt entweder rechteckige, kegelförmige oder kegelstumpfförmige Schleusenelemente einsetzen. Vorteilhaft sind Schleusenelemente, die auf einer horizontalen Schwenkachse in einem Bereich zwischen einer horizontalen und einer gegen die Horizontale geneigte Lage schwenkbar sind, und dass die Schwenkachse ausserhalb der Symmetrieachse des Schleusenelements, vorzugsweise entlang einer Querschnittserweiterung der Verbrennungskammer verläuft. Ein plattenartiges, drehbar gelagertes Schleusenelement, das die Form einer runden oder ovalen Scheibe aufweist, kann auf einer vertikal verlaufenden Welle oder Achse abgestützt sein und eine gegenüber der Horizontalen geneigte Lage einnehmen und ein Antrieb vorhanden sein, der dazu dient, das Schleusenelement zu drehen und/oder auf- und abzubewegen. Vorteilhaft sind Gasführungen in bzw. auf jedem Schleusenelement, die Gaseintrittsöffnung in bzw. in der Nähe von dessen Dreh- oder Schwenkachse mit Gasaustrittsöffnungen verbinden, wobei die Letzteren vorzugsweise auf der dem Glutbett abgewandten Seite und/oder in den die Durchgangsquerschnitte begrenzenden Flächenteilen jedes Schleusenelements liegen, um Sekundärluft zur Übergangszone zwischen der Pyrolysekammer und der Verbrennungskammer zu leiten.

Gasführungen in bzw. auf jedem Schleusenelement, insbesondere bei plattenförmigen Elementen der Schüttkegel von Asche und Unverbranntem auf diesen, bilden einen wirksamen Schutz gegen die hohe Temperaturbelastung in diesem Bereich. Die durch Verändern des Querschnitts der Durchgangsöffnungen im Bereich der Schleusenelemente in ihrer Grösse reduzierten Glutbettpartikel werden in die untere Verbrennungskammer gefördert und sammeln sich als glühende Asche auf den Klappen der verschliessbaren Bodenöffnung derselben an. In der unteren Verbrennungskammer werden Feststoffe und Gase der Pyrolysekammer durch die über die Gasführungen der Schleusenelemente zugegebene Sekundärluft vollständig ausgebrannt.

Zur Erläuterung der Erfindungsgedanken zeigt die beiliegende Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der erfindungs-gemässen Einrichtung teilweise im Vertikalschnitt.

Das in Fässern 1 herangeführte, zur Verbrennung bestimmte Gut wird über die Schleuse 3 in den Befüllschacht 5 übergegeben. Bei geöffnetem Schieber 7 fällt das Gut in die Pyrolysekammer 9. Die Brenner 11 werden für die Inbetriebnahme der Anlage benötigt. Durch geregelte Zugabe von Primärverbrennungsluft über eine Leitung 8 und bis in Nähe der Schleusenelemente nach unten weiterführende,

nicht dargestellte Leitbleche wird eine Vorverbrennung des Mülls ohne Zusatzbrennstoffe erzielt.

Durch diskontinuierliches und kontinuierliches Schwenken der plattenförmigen Schleusenelemente 13 zwischen der dargestellten horizontalen oberen und einer gegen die Horizontale geneigten unteren Stellung wird das Glutbett und der Abfall bei den Trocknungs-, Ent- und Vergasungsvor-gängen bewegt und geschürt. Bei der Bewegung verändert sich der freie Durchgangsquerschnitt zwischen Vor- und Nachverbrennungskammer, und es werden Glutbettbestandteile aus der Pyrolysekammer 9 in die untere Verbrennungskammer 15 ausgetragen. Die Schwenkfrequenz der Schleusenelemente wird so gewählt, dass sich ein Gleichgewicht zwischen der Gutzugabe in die Pyrolysekammer und dem Glut-austrag aus derselben einstellt, so dass das Volumen des Glutbetts konstant bleibt.

Die als Pendelklappen ausgeführten beweglichen Schleusenelemente sind in Nähe der Schwenkachse mit Eintrittsöffnungen 13a sowie mit Austrittsöffnungen auf der dem Glutbett abgewandten Seite 13b und zwischen den Platten 13c versehen. Da die Pendelklappen als Hohlklappen ausgeführt sind, kann über die Leitung 12 Nachverbrennungsluft zugeführt werden. Die unter Verbrennungskammer 15 unterhalb der beweglichen Schleusenelemente ist durch zwei Ascheaustragskiappen 17 nach unten abgeschlossen, auf denen sich die ausgeschleusten Glutbettbestandteile als glühende Asche sammeln.

Die Kammer 19 unterhalb der Ascheaustragskiappen 17 dient der Auskühlung der Asche. Durch das unmittelbar angeschlossene Aschefallrohr 21 und Austragsschleuse 23 an ihrem unteren Ende wird die ausgekühlte Asche in das Asche-fass 25 ausgetragen.

Die Ofenabgase der unteren Verbrennungskammer werden seitlich oberhalb der Ascheaustragskiappen durch Öffnungen 27 abgezogen, nach oben umgelenkt und beaufschlagen die Wände der Verbrennungskammer und anschliessend diejenigen der Pyrolysekammer von aussen. Die Abgase werden über nicht dargestellte keramische Filter geleitet, auf deren Flächen sich mitgeführte Aschepartikel abscheiden. Über Leitung 29 werden die Abgase aus der Verbrennungseinrichtung abgesaugt.

Zur selbsttätigen Aufrechterhaltung des Verbrennungsvorganges innerhalb des Glutbetts und für eine ausreichende Wärmeversorgung der Trocknungs-, Entgasungs- und Vergasungsvorgänge innerhalb der Pyrolysekammer ist die Beaufschlagung ihrer Wandungen mit den Ofenabgasen von aussen1 von Bedeutung.

Unabhängig vom Ausgangsmaterial, ob nun dem Hausmüll ähnliche oder Sonderabfälle, wie Klinikabfälle oder Tierkadaver, wird der Rückstand als sterile Asche frei von brennbaren Anteilen erhalten.

Durch die Beeinflussung des Verbrennungsablaufs mit Hilfe der Steuerung des Bewegungsablaufs der Pendelklappen wird in ihrem Bereich ein dynamisches Gleichgewicht s

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zwischen Schlakkenablagerung und Abschmelzung eingestellt, so dass einem Zusetzen der Durchgangsöffnung im Bereich der Pendelklappen wirksam begegnet werden kann.

Durch die Pendelbewegung wird zugleich auf die Müllbestandteile eine mechanische Beanspruchung ausgeübt, die die Volumenverminderung unterstützt.

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1 Blatt Zeichnungen

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PATENTANSPRÜCHE

1. Einrichtung zur Verbrennung fester ggf. zusätzlich flüssiger Abfallstoffe, die durch mindestens ein Rostelement in zwei vertikal übereinanderliegende Abschnitte unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die dem oberen, als Pyro- 5 lysekammer ausgebildeten Abschnitt (9) zugewandte Seite des Rostelements (13) geschlossen ausgeführt ist, und dass zwischen dem Rostelement und der Kammerwandung Durchgangsöffnungen zwischen dem oberen Abschnitt (9) und dem als Verbrennungskammer ausgebildeten unteren Abschnitt io (15) vorgesehen sind, wobei das Rostelement (13) für ein Verändern des Querschnitts der Durchgangsöffnung während des Betriebes mittels einer Handhabe oder eines Antriebes diskontinuierlich oder kontinuierlich aus einer Ausgangslage wieder zurück in diese bewegbar ist. 15
2. Einrichtung nach Anspruch 1, mit einem Rostelement, dadurch gekennzeichnet, dass das Rostelement (13) derart bemessen und auf einer Welle oder einer Achse derart gelagert ist, dass der Querschnitt der Durchgangsöffnung zwischen Rostelementen (13) und Kammerwandung (9,15) durch 20 Bewegen des Rostelementes im Wechsel vergrössert und wieder verkleinert werden kann.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, mit zwei oder mehr Rostelementen, dadurch gekennzeichnet, dass das Rost- 25 element (13) derart bemessen und auf einer Welle oder Achse derart gelagert ist, dass zumindest der Querschnitt der Durchgangsöffnung zwischen den Rostelementen (13) durch Bewegen der Rostelemente im Wechsel vergrössert und wieder verkleinert werden kann. 30
4. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens ein auf einer horizontalen Welle drehbar gelagertes, walzenartiges, im Querschnitt rundes oder ovales Schleusenelement (13).
5. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch 35 mindestens ein dreh- oder schwenkbar gelagertes, platten-förmiges, im Querschnitt entweder rechteckiges, kegelförmiges oder kegelstumpfförmiges Schleusenelement (13).
6. Einrichtung nach Anspruch 5, mit mindestens einem 40 schwenkbar gelagerten Schleusenelement, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleusenelement (13) auf einer horizontalen Schwenkachse in einem Bereich zwischen einer horizontalen und einer gegen die Horizontale geneigte Lage schwenkbar ist, und dass die Schwenkachse ausserhalb der Symmetrieachse des Schleusenelementes (13), vorzugsweise entlang einer Querschnittserweiterung der Verbrennungskammer (15) verläuft.

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7. Einrichtung nach Anspruch 5, mit einem drehbar gelagerten Schleusenelement, dadurch gekennzeichnet, dass 50 das Schleusenelement (13) die Form einer runden oder ovalen Scheibe aufweist, die auf einer vertikal verlaufenden Welle oder Achse abgestützt ist und eine gegenüber der Horizontalen geneigte Lage einnimmt, und dass ein Antrieb vorhanden ist, der dazu dient, das Schleusenelement zu 55 drehen und/oder auf- und abzubewegen.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in bzw. auf jedem Schleusenelement Gasführungen vorgesehen sind, die Gaseintrittsöffnungen (13a) in bzw. in der Nähe von dessen Dreh- oder Schwenkachse mit Gasaustrittsöffnungen (13b, 13c) verbinden, wobei die letzteren vorzugsweise auf der dem Glutbett abgewandten (13b) und/oder in den die Durchgangsquerschnitte begrenzenden Flächenteile (13c) jedes Schleusenelements liegen, um Sekundärluft zur Übergangszone zwi- 65 sehen der Pyrolysekammer (9) und der Verbrennungskammer (15) zu leiten.

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