CH632295A5

CH632295A5 - Device for converting waste by means of pyrolysis

Info

Publication number: CH632295A5
Application number: CH189478A
Authority: CH
Inventors: Frederick Michael Lewis
Original assignee: Arcalon Gen Petroleum
Priority date: 1977-02-23
Filing date: 1978-02-22
Publication date: 1982-09-30
Also published as: BE864190A; GB1576997A; FI780598A; JPS53144176A; DE2707698C3; CA1077424A; FI61752B; DE2707698B2; SE427468B; FI61752C; DK78978A; MC1266A1; AU3351578A; FR2381814A1; IE46416B1; NO780600L; NO145633B; IE780384L; PT67690A; PT67690B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umsetzung von Abfall mittels Pyrolyse, die im wesentlichen aus einer von aussen beheizten länglichen, drehbaren Retorte, der an einem Ende eine Abfalleingabe und am anderen Ende ein Austrag für pyrolysiertes Material und Pyrolysegas zugeordnet ist, besteht.

Aus der britischen Patentschrift 919 920 ist eine Pyrolyse-Retorte bekannt, bei der im Innern zum Transport des Abfalls eine Förderschnecke angeordnet ist. Die Welle der Förderschnecke ist in den stirnseitigen Deckeln der Retorte gelagert und wird durch einen Kettenantrieb betätigt. Der Abfall wird aus einem Bunker über ein parallel zu der Retorte liegendes Rohr mit darin befindlicher Förderschnecke und einem zwischen diesem Rohr und der Retorte angeordneten senkrechten Rohr in die Retorte eingefüllt. Da hierbei die Steigung der Förderschnecke über die gesamte Länge der Retorte gleich gross ist und das von jedem Schneckengang beförderte Abfallvolumen zum Ende der Retorte hin immer kleiner wird, ergibt sich eine nicht gleichmässige Auslastung der Retorte, wodurch keine optimale Durchsatzleistung derselben gegeben ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass feste Bestandteile des Abfalls, wie z.B. Metall und Glas, sich zwischen Förderschnecke und Retorte verklemmen können, was zwangsläufig zu einer Beschädigung dieser Bauteile führt.

Des weiteren ist aus der amerikanischen Patentschrift 3 780 676 ein Pyrolyse-Reaktor bekannt, dessen drehbare Retorte von der Abfalleingabe zum Austrag des pyrolysierten Materials hin geneigt angeordnet ist. Der Abfall wird durch ein zentrisch innerhalb der Retorte liegendes Rohr mit Förderschnecke zu der Abfalleingabe bewegt, von der aus er durch die Rotation der Retorte und deren Schräglage unter entsprechender Umsetzung und Volumenminderung als pyrolysiertes Material zum Austrag gelangt. Auch in diesem Falle liegt keine maximale Ausnutzung der Retorte vor, weil eben aufgrund der Volumenminderung des Abfalls über die gesamte Länge der Retorte kein gleichmässiger Füllgrad derselben vorliegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangsgenannten Art einen gleichmässigen Füllgrad der Retorte über ihre gesamte Länge sicherzustellen und eine Beschädigung der Retorte durch eingeklemmte Abfallteile auszuschliessen.

Diese Aufgabe wird erfmdungsgemäss dadurch gelöst,

dass die Retorte mit einer inneren Schnecke mit einer mittigen Bohrung versehen ist, deren Steigung im Bereich des Austrages für den pyrolysierten Rückstand kleiner als im Bereich der Abfalleingabe ist.

Die längliche Retorte ist vorzugsweise als Zylinder ausgebildet, jedoch sind auch andere geometrische Formen möglich, wie z.B. ein abgestumpfter Kegel, der zum Austragsende der Retorte hin verjüngt ist. Darüber hinaus ist es möglich, eine Retorte mit einem zylindrischen Teil und einem verjüngten Teil zu verwenden.

Der schraubenförmige Streifen kann die Form einer fortlaufenden Schnecke besitzen, deren Steigung allmählich in Durchflussrichtung des festen Materials durch die Retorte abnimmt. Allerdings kann es zur Vereinfachung der Konstruktion der Retorte zweckmässig sein, die Schnecke in zwei oder mehrere unabhängige Abschnitte zu unterteilen, wobei jeder Abschnitt eine unterschiedliche Steigung hat, und zwar ist die Steigung in dem zweiten Abschnitt und den folgenden Abschnitten kleiner als die Steigung in dem vorhergehenden Abschnitt bei Betrachtung in Durchflussrichtung des festen Materials durch die Retorte.

Die Schnecke kann ein- oder mehrgängig sein.

Sie kann mit unabhängigen Windungen um dieselbe Achse ausgeführt sein. Der Profilquerschnitt der Schnecke kann rechteck-, trapez-, sägezahnförmig oder rund ausgebildet sein.

Es ist nicht notwendig, die Retorte über ihre gesamte Länge mit einer inneren Schnecke zu versehen. Vielmehr ist es auch möglich, entweder am vorderen oder am hinteren Ende oder an beiden Enden die Retorte mit einem Abschnitt oder mit mehreren Abschnitten auszurüsten, die keine Schnecke enthalten. Diese Abschnitte, welche nicht mit einer Schnecke versehen sind, können eine zylindrische Form aufweisen, deren Durchmesser im wesentlichen dem Durchmesser des Hauptteils der Retorte entspricht, oder sie haben die Form eines abgestumpften Kegels, der in Richtung des Austragendes der Retorte verjüngt ist.

Die Retorte kann entweder horizontal oder leicht geneigt angeordnet sein. In dem Falle, in welchem sich die Schnecke nicht über die gesamte Länge der Retorte erstreckt, ist es notwendig, die Retorte in einer geneigten Stellung anzuordnen, um den Austrag des pyrolysierten Rückstandes am tieferen Ende der Retorte zu ermöglichen.

Der mit der Erfindung erzielte wesentliche Vorteil besteht darin, dass durch die Anordnung des schraubenförmigen Streifens an der Innenseite der Retorte ein gleichmässiger Durchgang des festen Materials durch die Retorte erreicht wird, wobei durch die Abnahme der Steigung der Schnecke in Durchflussrichtung ein gleicher Füllgrad der Retorte über ihre gesamte Länge sichergestellt ist. Die durch die Pyrolyse auftretende Volumenminderung des Abfalls wird durch die Abnahme der Steigung der Schnecke ausgeglichen, so dass im wesentlichen das gleiche Volumen an festem Material gleichzeitig in jeder Volumeneinheit der Retorte vorhanden ist, wodurch eine optimale Ausnutzung der Retorte gewährleistet

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ist. Der Abfall wird durch die Rotation der Retorte und der damit verbundenen Wirkung der Schnecke ständig aufgelok-kert, wobei immer wieder neue Oberflächen des Abfalls der Hitzeeinwirkung ausgesetzt werden.

Das Verhältnis zwischen Abfall-Einfüllmenge und Retor-tengrösse ist zweckmässigerweise so zu wählen, dass die Retorte nie mit mehr als 15% ihres Volumens gefüllt ist. Diese Beschränkung der zu behandelnden Abfall-Einfüllmenge verhindert das Zusammenballen oder Hängenbleiben des Materials während des Durchganges durch die Retorte. Die ganaue Kontrolle der Durchlaufzeit des Materials durch die Retorte ergibt einen pyrolysierten Rückstand, welcher vollständig frei von organischen Verschmutzungen ist.

Die Vorrichtung nach der Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2,3,4 und 5 einige Ausführungsformen einer Pyrolyse-Retorte, die in einer Vorrichtung gemäss Fig. 1 verwendet werden können und

Fig. 6 eine vergrösserte Detailansicht einer Schnecke.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 enthält eine zylinderförmige Retorte 2 aus wärmeleitendem Material, die in einer leicht geneigten Lage innerhalb der Brennkammer 7 angeordnet ist und mit einer Abfalleingabe 3, einem Austrag 4 für pyrolysiertes Material und einer Austrittszone 5, in der das aufgrund der Pyrolyse-Reaktion erzeugte Gas von dem pyrolysierten Rückstand getrennt wird, versehen ist. Die Retorte 2 ist in Lagern 6 ausserhalb der Brennkammer 7 drehbar abgestützt. Innerhalb der Retorte 2 befindet sich die Pyrolysezone 8. Die Aussenfläche der Retorte 2 und die Innenfläche der Brennkammer 7 begrenzen gemeinsam die Erhitzungszone 9.

Die Retorte 2 ist mit einem Zahnkranz 10 versehen, der über ein Getriebe 11 mit einem zugeordneten Antriebsmotor 12 antreibbar ist. Zur Einführung des Abfall-Materials 14 in die Retorte 2 dient ein Bunker 13, dem eine durch einen Motor antreibbare Förderschnecke zugeordnet ist. Mittels dieser Förderschnecke kann die gewünschte Abfall-Einfüll-menge von dem Bunker in die Retorte 2 gesteuert werden. Der der Brennkammer 7 zugeordnete Brenner 15 besitzt einen ersten Brennstoffeinlass 16 mit einem zugehörigen Ventil 17 für übliches Brenngas von einer externen Quelle und einen zweiten Brennstoffeinlass 18 für Pyrolysegas. Des weiteren steht der Brenner 15 mit einem über einen Antriebsmotor 19 angetriebenen Gebläse 20 in Verbindung. Die heissen Verbrennungsgase strömen aus der Erhitzungszone 9 über einen Abgaskanal 21 ab.

Die Austrittszone 5 mündet in zwei Leitungen. Die Leitung 22, die sich von der Austrittszone 5 aus abwärts erstreckt, dient der Entladung des pyrolysierten Rückstandes aus der Vorrichtung. Die Leitung 23, die sich von der Austrittszone 5 aus aufwärts erstreckt, dient der Entladung des in dem Pyrolyseverfahren erzeugten Gases aus der Vorrichtung. Von

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dieser Leitung 23 führt eine seitliche Leitung 24 zu dem Brennstoffeinlass 18 des Brenners 15.

Um einen kontrollierbaren Durchgang des Abfall-Mate-rials 14 durch die Retorte 2 zu erreichen, ist die Innenseite der Retorte mit einer innenliegenden Schnecke 25 versehen, wobei die Steigung der Schnecke kontinuierlich oder in Stufen von der Abfalleingabe 3 bis zum Austrag 4 für die Entladung des pyrolysierten Rückstandes abnimmt.

Die Fig. 2 zeigt eine Pyrolyse-Retorte für die Verwendung in einer Vorrichtung nach der Erfindung, bei der die innenliegende Schnecke 25 eine allmählich abnehmende Steigung aufweist. Wie aus der Fig. zu ersehen ist, ist die Steigung Pi im Bereich der Abfalleingabe 3 viel grösser als die Steigung Pn im Bereich des Austrages 4 für den pyrolysierten Rückstand. Gleichzeitig nimmt auch die Breite der Schnecke in Durchflussrichtung des Materials durch die Retorte von di am Eintritt bis zu dn am Austritt ab. Die zentrale Bohrung, die die bei der Pyrolyse-Reaktion entstehenden Gase zum Austrag 4 führt, erweitert sich entsprechend von bi am Eintritt bis zu bn am Austritt. Die Retorte ist mit einem Zahkranz 10 versehen, der mit einem nicht dargestellten Getriebe verbunden ist.

In der Fig. 3 ist eine Pyrolyse-Retorte mit einem Gehäuse in Form eines abgestumpften Kegels dargestellt, der sich in Durchflussrichtung des Materials durch die Retorte verjüngt. Die Retorte dieser Ausführungsform besitzt im wesentlichen denselben Aufbau wie die Schnecke nach Fig. 2.

Die Fig. 4 offenbart eine Pyrolyse-Retorte mit einem zylindrischen Abschnitt 26, der mit einer Schnecke mit allmählich abnehmender Steigung versehen ist, und einem Abschnitt 27 in der Form eines abgestumpften Kegels, der zum Austrag 4 hin verjüngt ist. Um den Durchgang des Materials durch den verjüngten Abschnitt 27 sicherzustellen, ist es natürlich notwendig, dass die Retorte in einer geneigten Position innerhalb der Brennkammer angeordnet ist.

Die Fig. 5 zeigt eine Pyrolyse-Retorte mit einem zylindrischen Gehäuse, das aus drei Abschnitten 28,29,30 besteht. Innerhalb eines jeden Abschnittes ist die Steigung der Schnecke konstant, jedoch ist die Steigung Pi in dem ersten Abschnitt 28 grösser als die Steigung P2 in dem zweiten Abschnit 29. Ebenso ist die Steigung P2 in dem zweiten Abschnitt 29 grösser als die Steigung P3 in dem dritten Abschnitt 30. Die Breite der Schnecke ist ebenfalls in dem ersten Abschnitt 28 grösser als in dem zweiten Abschnitt 29. Jedoch entspricht bei dieser Ausführungsform die Breite in dem dritten Abschnitt 30 derjenigen des zweiten Abschnittes der Retorte.

Die Fig. 6 zeigt in einem etwas vergrösserten Masstab im Vergleich mit den Fig. 2,3,4,5 die Ausbildung der Innen-Schnecke und deren rechtwinkliges Profil.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die besonderen, in den Figuren dargesellten Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr kann die Geometrie und die Anzahl der Windungen der Schnecken ebenso wie die Abmessungen sowohl der Retorte als auch der Schnecke von Fall zu Fall im Verhältnis zum gewünschten Durchsatz der Vorrichtung und der Zusammensetzung des zu behandelnden Abfalls verändert werden.

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2 Blatt Zeichnungen

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1. Vorrichtung zur Umsetzung von Abfall mittels Pyrolyse, die im wesentlichen aus einer von aussen beheizten länglichen, drehbaren Retorte, der an einem Ende eine Abfalleingabe und am anderen Ende ein Austrag für pyrolysiertes Material und Pyrolysegas zugeordnet ist, besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Retorte (2) mit einer inneren Schnecke (25) mit einer mittigen Bohrung versehen ist, deren Steigung im Bereich des Austrages (4) für den pyrolysierten Rückstand kleiner als im Bereich der Abfalleingabe (3) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die längliche Retorte (2) zylindrisch ausgeführt ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der Schnecke (25) allmählich in Durchflussrichtung des Abfalls durch die Retorte (2) abnimmt.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (25) innerhalb der Retorte in mehrere Abschnitte (28,29,30) mit verschiedenen Steigungen unterteilt ist, und dass die Steigung in dem zweiten Abschnitt und den folgenden Abschnitten kleiner als die Steigung des vorhergehenden Abschnitts ist und zwar in Durchflussrichtung des Abfalls durch die Retorte.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Schnecke (25) mit der Verringerung der Steigung in Durchflussrichtung des Abfalls durch die Retorte abnimmt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (25) mehrgängig um dieselbe Achse ausgeführt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilquerschnitt der Schnecke (25) rechteck-, trapez-, sägezahnförmig oder rund ausgebildet ist.