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. The present invention relates to a device for converting waste by means of pyrolysis, which essentially consists of an externally heated, elongated, rotatable retort, which is assigned a waste input at one end and a discharge for pyrolyzed material and pyrolysis gas at the other end.

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. A pyrolysis retort is known from British patent specification 919 920, in which a screw conveyor is arranged inside for transporting the waste. The shaft of the screw conveyor is mounted in the front cover of the retort and is operated by a chain drive. The waste is filled into the retort from a bunker via a pipe parallel to the retort with a screw conveyor located therein and a vertical pipe arranged between this pipe and the retort. Since the incline of the screw conveyor is the same over the entire length of the retort and the volume of waste transported by each screw thread becomes smaller towards the end of the retort, the retort is not used evenly, which means that the throughput is not optimal. Another disadvantage is that solid components of the waste, e.g. Metal and glass can get stuck between the screw conveyor and the retort, which inevitably leads to damage to these components.

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. Furthermore, a pyrolysis reactor is known from US Pat. No. 3,780,676, the rotatable retort of which is arranged inclined from the waste input to the discharge of the pyrolyzed material. The waste is moved to the waste input through a pipe with a screw conveyor located centrally within the retort, from which it is discharged as pyrolyzed material by the rotation of the retort and its inclined position with appropriate conversion and volume reduction. In this case, too, there is no maximum utilization of the retort, because precisely because of the volume reduction of the waste there is no uniform degree of filling over the entire length of the retort.

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. The invention has for its object to ensure a uniform degree of filling of the retort over its entire length in a device of the type mentioned and to prevent damage to the retort by jammed waste parts.

Diese Aufgabe wird erfmdungsgemäss dadurch gelöst, According to the invention, this object is achieved by

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. that the retort is provided with an inner screw with a central bore, the slope of which in the discharge area for the pyrolyzed residue is smaller than in the waste entry area.

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. The elongated retort is preferably designed as a cylinder, but other geometric shapes are also possible, such as a truncated cone tapered towards the end of the retort discharge. In addition, it is possible to use a retort with a cylindrical part and a tapered part.

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. The helical strip can have the shape of a continuous screw, the gradient of which gradually decreases in the direction of flow of the solid material through the retort. However, to simplify the construction of the retort, it may be appropriate to divide the screw into two or more independent sections, each section having a different slope, namely the slope in the second section and the following sections is smaller than the slope in the previous section when looking in the direction of flow of the solid material through the retort.

Die Schnecke kann ein- oder mehrgängig sein. The worm can be single or multiple threads.

Sie kann mit unabhängigen Windungen um dieselbe Achse ausgeführt sein. Der Profilquerschnitt der Schnecke kann rechteck-, trapez-, sägezahnförmig oder rund ausgebildet sein. It can be designed with independent turns around the same axis. The profile cross section of the screw can be rectangular, trapezoidal, sawtooth-shaped or round.

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. It is not necessary to provide the retort with an internal screw over its entire length. Rather, it is also possible to equip the retort with one section or with several sections, which do not contain a screw, either at the front or at the rear end or at both ends. These sections, which are not provided with a screw, can have a cylindrical shape, the diameter of which substantially corresponds to the diameter of the main part of the retort, or they have the shape of a truncated cone which is tapered in the direction of the discharge end of the retort.

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. The retort can be arranged either horizontally or slightly inclined. In the case where the screw does not extend over the entire length of the retort, it is necessary to arrange the retort in an inclined position in order to enable the pyrolyzed residue to be discharged at the lower end of the retort.

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 The main advantage achieved by the invention is that the arrangement of the helical strip on the inside of the retort results in a uniform passage of the solid material through the retort, with an equal filling degree of the retort being achieved by the decrease in the pitch of the screw in the flow direction their entire length is ensured. The reduction in volume of the waste resulting from the pyrolysis is compensated for by the decrease in the pitch of the screw, so that essentially the same volume of solid material is simultaneously present in each unit volume of the retort, which ensures optimal use of the retort

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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. is. The waste is constantly loosened up by the rotation of the retort and the associated action of the screw, whereby new surfaces of the waste are continuously exposed to the effects of heat.

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. The ratio between the amount of waste filled in and the size of the retort should be chosen so that the retort is never filled with more than 15% of its volume. This limitation in the amount of waste to be treated prevents the material from clumping or snagging as it passes through the retort. The exact control of the throughput time of the material through the retort results in a pyrolyzed residue, which is completely free of organic contamination.

Die Vorrichtung nach der Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt: The device according to the invention is explained in more detail in the following description with reference to several exemplary embodiments, which are shown in the drawing. It shows:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 is a perspective view of a device according to an embodiment of the invention,

Fig. 2,3,4 und 5 einige Ausführungsformen einer Pyrolyse-Retorte, die in einer Vorrichtung gemäss Fig. 1 verwendet werden können und FIGS. 2, 3, 4 and 5 show some embodiments of a pyrolysis retort which can be used in a device according to FIG. 1 and

Fig. 6 eine vergrösserte Detailansicht einer Schnecke. Fig. 6 is an enlarged detail view of a snail.

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. The device according to FIG. 1 contains a cylindrical retort 2 made of heat-conducting material, which is arranged in a slightly inclined position within the combustion chamber 7 and with a waste input 3, a discharge 4 for pyrolyzed material and an exit zone 5, in which this is due to the pyrolysis Reaction gas is separated from the pyrolysed residue is provided. The retort 2 is rotatably supported in bearings 6 outside the combustion chamber 7. The pyrolysis zone 8 is located within the retort 2. The outer surface of the retort 2 and the inner surface of the combustion chamber 7 together delimit the heating zone 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. The retort 2 is provided with a ring gear 10 which can be driven via a gear 11 with an associated drive motor 12. A bunker 13, to which a screw conveyor that can be driven by a motor is assigned, is used to introduce the waste material 14 into the retort 2. The desired waste filling quantity can be controlled from the bunker into the retort 2 by means of this screw conveyor. The burner 15 assigned to the combustion chamber 7 has a first fuel inlet 16 with an associated valve 17 for conventional fuel gas from an external source and a second fuel inlet 18 for pyrolysis gas. Furthermore, the burner 15 is connected to a blower 20 driven by a drive motor 19. The hot combustion gases flow out of the heating zone 9 via an exhaust duct 21.

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 The exit zone 5 opens into two lines. The line 22, which extends downward from the exit zone 5, serves to discharge the pyrolyzed residue from the device. The line 23, which extends upwards from the outlet zone 5, serves to discharge the gas generated in the pyrolysis process from the device. From

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dieser Leitung 23 führt eine seitliche Leitung 24 zu dem Brennstoffeinlass 18 des Brenners 15. this line 23 leads a side line 24 to the fuel inlet 18 of the burner 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. In order to achieve a controllable passage of the waste material 14 through the retort 2, the inside of the retort is provided with an internal screw 25, the pitch of the screw continuously or in stages from the waste input 3 to the discharge 4 for unloading of the pyrolyzed residue decreases.

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. Fig. 2 shows a pyrolysis retort for use in a device according to the invention, in which the internal screw 25 has a gradually decreasing slope. As can be seen from the figure, the slope Pi in the area of the waste input 3 is much larger than the slope Pn in the area of the discharge 4 for the pyrolyzed residue. At the same time, the width of the screw in the direction of flow of the material through the retort decreases from di at the inlet to dn at the outlet. The central bore, which leads the gases generated during the pyrolysis reaction to discharge 4, expands accordingly from bi at the inlet to bn at the outlet. The retort is provided with a ring gear 10 which is connected to a gear, not shown.

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. 3 shows a pyrolysis retort with a housing in the form of a truncated cone, which tapers in the direction of flow of the material through the retort. The retort of this embodiment has essentially the same structure as the screw according to 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. FIG. 4 discloses a pyrolysis retort with a cylindrical section 26, which is provided with a screw with a gradually decreasing pitch, and a section 27 in the form of a truncated cone, which tapers towards the discharge 4. In order to ensure the passage of the material through the tapered section 27, it is of course necessary that the retort be placed in an inclined position within the combustion chamber.

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. 5 shows a pyrolysis retort with a cylindrical housing which consists of three sections 28, 29, 30. The pitch of the screw is constant within each section, but the pitch Pi in the first section 28 is greater than the pitch P2 in the second section 29. Likewise, the pitch P2 in the second section 29 is greater than the pitch P3 in the third Section 30. The width of the screw is also greater in the first section 28 than in the second section 29. However, in this embodiment, the width in the third section 30 corresponds to that of the second section of the retort.

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. FIG. 6 shows the construction of the internal worm and its right-angled profile on a somewhat enlarged scale in comparison with FIGS. 2, 3, 4, 5.

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. Of course, the invention is not limited to the special embodiments shown in the figures. Rather, the geometry and the number of turns of the screws as well as the dimensions of both the retort and the screw can be changed from case to case in relation to the desired throughput of the device and the composition of the waste to be treated.

3 3rd

s s

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

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40 40

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B B

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

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1. Apparatus for converting waste by means of pyrolysis, which consists essentially of an externally heated, elongated, rotatable retort, which is assigned a waste input at one end and a discharge for pyrolyzed material and pyrolysis gas at the other end, characterized in that the Retort (2) is provided with an inner screw (25) with a central bore, the slope of which in the area of the discharge (4) for the pyrolyzed residue is smaller than in the area of the waste input (3).

2. Device according to claim 1, characterized in that the elongated retort (2) is cylindrical.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the slope of the screw (25) gradually decreases in the direction of flow of the waste through the retort (2).

4. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the screw (25) within the retort is divided into several sections (28, 29, 30) with different slopes, and that the slope in the second section and the following sections is smaller than the slope of the previous section in the direction of flow of the waste through the retort.

5. The device according to claim 1, characterized in that the width of the screw (25) decreases with the decrease in the slope in the flow direction of the waste through the retort.

6. The device according to claim 1, characterized in that the worm (25) is designed with multiple threads around the same axis.

7. The device according to claim 1, characterized in that the profile cross section of the screw (25) is rectangular, trapezoidal, sawtooth-shaped or round.