CH632581A5 - Method and installation for removing the slag gathering in a shaft furnace, in particular a pyrolysis furnace - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Austragung der bei einem Schachtofen, insbesondere einem Pyrolyseofen, anfallenden Schlacke, umfassend ein Abschreckbad für das Erstarren und Granulieren der Schlacke sowie ein Förderband zum Ausräumen der granulierten Schlacke. Sie betrifft ebenfalls eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.

Da die Erfindung sich insbesondere auf die Schlackenaustragung bei nach dem Pyrolyse-Prinzip arbeitenden Müllverbrennungsöfen bezieht, wird sie mit Bezug auf diese Anwendung beschrieben werden, obschon sie genau so gut bei anderen Schachtofentypen mit Flüssigschlackeanfall verwendet werden kann.

Ein Müllverbrennungsofen nach dem Pyrolyse-Prinzip wird zum Beispiel in der deutschen Patentanmeldung Nr. 22 33 498 beschrieben. Die Pyrolyse ist ein irreversibler Umwandlungs-prozess, hervorgerufen durch Hitzeeinwirkung in einem sauerstoffarmen Milieu. In der Pyrolysezone dieses Ofentyps kommt es zu einer Destillation der flüchtigen Anteile der organischen Stoffe, welche in dem dem Ofen zugeführten Müll enthalten sind. Das Produkt der Pyrolyse wird in der unteren Verbren-nungs- und Schmelzzone oxydiert oder geschmolzen, in Gestalt 5 von flüssiger Schlacke aus dem Ofen herausgeführt und in einer geeigneten Einrichtung ausserhalb des Ofens einem Erstar-rangs- und /oder Granulierungsprozess unterworfen.

Diese Einrichtung zum Abschrecken und zum Granulieren der Schlacke besteht nach dem Stand der Technik im wesentli-îochen aus einem der Schlackenabflussöffnung des Ofens nachgeschalteten Behälter, dessen Auslauf durch ein Abschlussorgan verschlossen werden kann und welcher teilweise mit Wasser gefüllt ist, so dass ein Abschreckbad für die Schlacke gebildet wird.

ls Grundsätzlich kann der Schlackenzufluss in dieses Abschreckbad kontinuierlich erfolgen, oder auch intermittierend mittels eines geeigneten Verschlussorgans für die Schlackenabflussöffnung am Ofen. Nach dem Stand der Technik geschieht das Abziehen der fertiggranulierten Schlacke durch ein periodi-2osches öffnen des vorerwähnten Verschlussorgans am Behälter des Abschreckbades.

Dieses Vorgehen bringt jedoch eine ganze Reihe von Problemen und Nachteilen mit sich. Aus leicht verständlichen Gründen muss natürlich in diesem Behälter der Wasserstand 25 dauernd über dem Füllstand der granulierten Schlacke liegen, so dass also das Abziehen dieser letzteren jeweils nach einem Rhythmus erfolgen muss, bei welchem diese Bedingung immer erfüllt ist, wodurch sich die Notwendigkeit einer dauernden, automatisch oder nicht automatisch arbeitenden Überwachung 3o des Schlackenfüllstandes in Funktion des Wasserstandes ergibt. Desweiteren tritt beim Öffnen des Behälterabschlussorgans, das heisst während der Schlackenabzapfphase aus dem Behälter gleichzeitig mit der granulierten Schlacke auch Abschreckwasser aus, sodass nach dem Stand der Technik dieses Gemisch von 35 Schlacke und Wasser in besonderen, verhältnismässig aufwendigen Anlagen stromabwärts vom Behälter getrennt werden muss. Aus wirtschaftlichen Gründen muss das abgeschiedene Wasser der Abschreckanlage wieder zugeführt werden, wofür wiederum weitere Anlagen mit verhältnismässig grosser Förderleistung 40 nötig sind_

Geschieht nun das periodische Abziehen von Schlacke aus dem Abschreckbadbehälter bei ununterbro chenem Zulauf von Schlacke aus der Ofenaustrittsöffnung, wird also bei diesem periodischen Abziehen einer Mischung von Wasser und granulier-« ter Schlacke aus dem Behälter der Zufluss von Flüssigschlacke in den Behälter nicht unterbrochen, so werden die Probleme noch grösser indem die Aufrechterhaltung eines vorgegebenen Abschreckwasserfüllstandes bei geöffneter Behälterausflussöffnung schwer zu realisieren ist.

so Welches auch immer die gewählte Abziehmethode sei, mit kontinuierlichem Zufluss von Flüssigschlacke in den Behälter oder aber bei gestopptem Zufluss während dem Schlackenevakuierungsvorgang, so besteht doch immer eine latente Gefahr infolge des im Ofeninnem herrschenden Überdrucks in bezug 55 zur Atmosphäre aufgrund des Einblasens von Luft oder einem anderen Verbrennungsagens in die Verbrennungs- und Schmelzzone des Ofens, wobei diese Überdruckzone sich in direkter Nachbarschaft der Schlackenabflussöffnung aufbaut. Dieser Ofenüberdruck pflanzt sich deshalb durch die so Schlackenabflussöffnung des Ofens bis in den Abschreckbadbehälter fort. Falls es nun vorkommt, sei es durch Unachtsamkeit des Bedienungspersonals oder irgendeinen Defekt im Abziehsystem für das Wasser-Schlackengemisch durch das Abschlussorgan des Behälters, dass dieser sich vollständig entleert, so ent-65 steht am Ausgang des Behälters eine für das Bedienungspersonal gefährliche Druckwelle und eine zeitweilige Störung des normalen Arbeitsablaufs, sowie auch eine Störung der Verbrennungsvorgänge im Innern des Ofens, da diese von einem kon

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stanten und vorgewählten Überdruck in der Verbrennungs- und Schmelzzone abhängen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Schlackenaustragungsverfahren der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei welchem die Probleme und Unzulänglichkeiten vermieden werden, welche bisher nach dem Stand der Technik bei den Schlackenauf-fangbehältern mit periodischer Entleerung mittels eines Abschlussorgans am Ausgang dieses Behälters aufgetreten sind.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs erwähnten Art, das erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass die granulierte Schlacke mittels des Förderbandes noch im Innern des das Abschreckbad enthaltenden Behälters vom Wasser des Abschreckbades getrennt wird und diese Schlacke anschliessend aus dem Behälter herausgeschleust wird. Die Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens ist im wesentlichen gekennzeichnet durch eine dichte Wanne, welche gleichzeitig als Behälter für das Abschreckbad und als Gehäuse für das Förderband fungiert, wobei das Ausschleusen der Schlacke aus der Wanne mittels einer Schleusenanordnung geschieht.

Bei einer Ausführungsvariante der Anlage geschieht das Ausschleusen der Schlacke mit Hilfe eines Wasserverschlusses, welcher durch eine geeignete Formgebung der Wanne realisiert wird.

Bei einer weiteren Ausgestaltungsvariante wird die Granulierung der Schlacke durch einen Granulierkopf in Gestalt einer Wasserstrahlbrause intensiviert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1, in schematischer Weise und im Schnitt, ein erstes Ausgestaltungsbeispiel mit Schlackenausschleusung mittels eines Schleusensystems;

Figur 2, in schematischer Weise und im Schnitt, ein zweites Ausgestaltungsbeispiel mit Schlackenausschleusung mittels eines Wasserverschlusses;

Figur 3, in schematischer Weise und im Schnitt, die mit einem Granulierkopf ausgestattete Ausgestaltung nach Figur 2.

In den Figuren sind gleiche Teile mit den gleichen Referenzzahlen versehen.

Die Figur 1 zeigt die wesentlichen Bestandteile eines ersten Ausführungsbeispiels mit dem Unterteil, das heisst dem Gestell 6 eines Schachtofens, oder, in diesem Falle, eines Pyrolyseofens mit Düsen 8 zum Einblasen eines Verbrennungsgases, wie Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft, flüssige Schlacke 10, welche bei diesem Ausführungsbeispiel von einer Klappe 12 zurückgehalten wird, deren Achse 14 mittels einer nicht gezeigten Dichtpackung durch die Seitenwand einer dichten Wanne 16 hindurchgeführt ist, um von aussen durch ein geeignetes, nicht gezeigtes Stellsystem betätigt werden zu können, ein als Kratzbandförderer ausgeführtes Förderband 18, dessen Trommel 20 oder gegebenenfalls 22, ebenfalls mittels eines geeigneten, nicht gezeigten Antriebsaggregats, wie etwa einem Elektromotor, von ausserhalb der Wanne 16 angetrieben wird, wobei die Achse der in Frage kommenden Trommel die Seitenwand der Wanne 16 ebenfalls unter Zwischenschaltung einer Dichtpackung durchstösst. An den Kratzbandförderer 18 schliessen sich zwei Schleusen 24,26 zum Ausschleusen der granulierten Schlacke an.

Die dichte Wanne ist gleichzeitig Behälter für ein Abschreckbad 28 und Gehäuse für den Kratzbandförderer 18.

Die Anlage ist in dieser Figur 1 in der Arbeitsphase dargestellt, wo die Abschlussklappe 12 für die Flüssigschlacke 10 soeben geschlossen wurde. Reste von Schlacke 10', welche durch die Wirkung des Abschreckbades 28 erstarrt und zersprungen, das heisst, granuliert worden ist, sind im Begriffe mit Hilfe des mit Kratzern 30 versehenen Kratzförderbandes 18 aus dem Abschreckbad herausbefördert und den Schleusen 24 und 26 zugeführt zu werden.

Es sei bemerkt, dass die Austragung der Schlacke ebenfalls mittels eines gewöhnlichen Transportbandes, eines auf einem Laufwagen montierten Greifers, eines Stossräumers oder einer Kombination dieser Vorrichtungen vorgenommen werden 5 kann.

Das Band des Kratzförderers gemäss dieser Figur 1 läuft in der Richtung, welche einer Rotation der Trommeln 20,22 im Gegenuhrzeigersinn entspricht. Auf diese Weise wird der Aufenthalt der granulierten Schlacke 10' im Abschreckbad 28 ver-lo längert und die Granulierwirkung verbessert. Es sei auch bemerkt, dass der Zustrom der flüssigen Schlacke 10 in das Abschreckbad 28 kontinuierlich erfolgen könnte, das heisst, bei dauernd geöffneter Klappe 12, anstatt intermittierend, wie es Figur 1 suggeriert.

i5 Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 geschieht demnach die Austragung der Schlacke 10' dadurch, dass die Kratzer 30 des Kratzbandförderers 18 die Schlacke entlang der unteren Wandung 32 der dichten Wanne 16 emporschieben um sie schliesslich den genannten Schleusen 24,26 zuzuführen. Das Hinter-20 einanderschalten zweier solcher Schleusen, deren Funktionsweise an sich bekannt ist, ergibt ein Ausschleusungssystem.

Diese Schleusen 24,26 bestehen im wesentlichen aus einem Auffangtrichter 34, bzw. 36, einem Abschlussschieber 38, bzw. 40 für die auszuschleusende Ware, einen Auslauftrichter 42, 25 bzw. 44, und ein Ventil in Gestalt einer Klappe 46, bzw. 48 zur Abdichtung gegen Gasdruckverluste in der Wanne 16. Dieser Druck im Innern der Wanne 16 rührt vom im Gestell 6 des Ofens herrschenden Überdruck aufgrund der unter Druck erfolgenden Zufuhr eines Verbrennungsgases durch die Blasdüsen 8 30 her, wobei die Auswirkungen dieses Überdrucks sich mehr oder weniger deutlich, je nachdem ob die Klappe 12 geöffnet oder geschlossen ist, im Innern der dichten Wanne 16 bemerkbar machen.

In Figur 1 ist die dargestellte Arbeitsphase der Schleusen 35 24,26 gekennzeichnet durch das Auffüllen des Sammeltrichters 34 mit granulierter Schlacke 10' mitHilfe des Kratzbandförderers 18, wobei der Abschlussschieber 38 und die Dichtklappe 46 geschlossen sind, und durch das Entleeren des Trichters 36 mittels der sich in geöffneter Stellung befindlichen Abschlussorga-40 ne 40 und 48. Nach dem Austritt aus der Schleuse 26 kann die Schlacke einem sich anschliessenden Fördermittel zugeführt oder direkt in einem Lagerbehälter (nicht gezeigt) aufgefangen werden. Sobald der Trichter 36 leer ist, werden die Klappen 40 und 48 geschlossen und die Klappe 46 und 38 geöffnet, und 45 zwar in dieser Reihenfolge, so dass der Inhalt des Trichters 34 sich in den Trichter 36 ergiesst. Diese Arbeitszyklen wiederholen sich periodisch und alternativ, so dass die Gasdruckverluste aus der Wanne 16 nach aussen auf ein Minimum reduziert sind.

Ähnlich wie die Achse der Klappe 12 und diejenige der so Trommel 20 (und eventuell der Trommel 22), können die Achsen der Klappen 38,46 und 40 die Wandung des Ausschleusungssystems 24,26 mittels einer zwischengeschalteten Dichtpackung durchdringen, um von aussen betätigt werden zu können (nicht gezeigt).

55 Aus vorstehenden Ausführungen geht deutlich das charakteristische Merkmal des vorgeschlagenen Verfahrens und der vorgeschlagenen Anlage hervor, darin nämlich bestehend, dass die granulierte Schlacke im Innern der Wanne 16 selbst und vor ihrer Ausschleusung vom Abschreckwasser getrennt wird und 60 dass auf diese Weise beim Ausschleusen der Schlacke nicht auch gleichzeitig und unnötigerweise ein Ausfluss von Abschreckwasser erfolgt, wobei das Schleusensystem jede Gefahr eines gefährlichen und störenden Druckverlustes im Innern der dichten Wanne 16 ausschliesst.

65 Aufgrund der unvermeidlichen Verdampfung des Wassers des Abschreckbades 28 und im Hinblick auf eine eventuelle Kühlung des Abschreckwassers, sind Leitungen für die Zufuhr 50 und die Abfuhr 52 von Wasser vorgesehen, so dass gegebe-

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nenfalls mit einem halboffenen Kreislauf gearbeitet werden kann, wobei passende Vorrichtungen, wie Filter, Umwälzpumpe, Wärmetauscher usw. vorgesehen werden können.

Die Einrichtung wird vervollständigt durch ein Mannloch 54 und eine Entleerungsöffnung 56 zwecks Überwachung und Überholung bzw. Reparatur.

Die Figur 2 zeigt ein zweites Ausgestaltungsbeispiel des Verfahrens und der Anlage mit Ausschleusung der granulierten Schlacke mittels eines Wasserverschlusses. Dieser entsteht durch eine von der Wanne 116 gebildete Schranke 60, welche die beiden Wasserstandshöhen 62, bzw. 64 von einander trennt. Die Wassersäule Ah zwischen den Standhöhen 62 und 64 entspricht der Druckdifferenz in den Kammern 66 und 68, wobei die Kammer 66 durch den im Ofengestell 6 herrschenden Überdruck unter Druck steht, während die Kammer 68 mit der Atmosphäre in Verbindung steht Dieser siphonartige Wasserver-schluss stellt demnach ein Ausschleusungssystem dar, mit welchem die granulierte Schlacke 10' ohne Druckverluste im Ofen und ohne unnötigen Verlust von Abschreckbadwasser aus der Wanne 116 ausgetragen werden kann, ohne dass das Vorsehen von Austragungsschleusen gemäss dem Austragungsbeispiel nach Figur 1 nötig wäre. Die granulierte Schlacke 10' kann im Gegenteil direkt vom Förderband 18 im Innern der Wanne 116 zum Beispiel einem anderen, sich an den Auslauf 72 der Wanne anschliessenden Förderband ausserhalb der Wanne 116 zugeführt werden.

Es sei noch bemerkt, dass selbstverständlich auch beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 die flüssige Schlacke der Kammer 66 entweder kontinuierlich zugeführt werden kann, oder aber intermittierend durch periodisches Betätigen der Klappe 12.

Die Figur 3 zeigt eine Schlackenaustragungsanlage, welche zusätzlich einen Granulierkopf 80 mit Zubehör aufweist. Dieser an sich bekannte Granulierkopf ist eine Art Brause zum Bespritzen der das Ofengestell 6 verlassenden flüssigen Schlacke 10 mit kräftigen Wasserstrahlen zwecks Intensivierung der Erstarrung und des Zerspringens der Schlacke. Der Granulierkopf kann in einem offenen Kreislauf arbeiten, oder, wie in Figur 3 s dargestellt, in einem geschlossenen, wobei zweckmässigerweise ausser einer Umwälzpumpe 84 und dem notwendigen Leitungssystem 88 ein Filter 82 und, fakultativ, ein Wärmetauscher 86 vorgesehen werden. Wenn diese Einrichtung zum Bespritzen der flüssigen Schlacke in dieser Figur 3 auch in Verbindung mit io der Schlackenausschleusung mittels Wasserverschluss gemäss Figur 2 gezeigt wird, so kann sie doch selbstverständlich auch mit jedem anderen Austragungsverfahren kombiniert werden.

Es sei noch darauf hingewiesen, dass in Figur 3 die Austragungsvorrichtung in der Arbeitsphase dargestellt ist, welche je-15 weils einem soeben erfolgten öffnen der Klappe 12 entspricht, wodurch ein intermittierender Zulauf der Schlacke in die Kammer 66 suggeriert wird. Selbstverständlich kann dieser Zulauf jedoch ebenso gut kontinuierlich erfolgen.

Wie aus vorstehender Beschreibung des neuen Verfahrens 20 mit dazugehöriger Anlage zur Austragung der bei einem Schachtofen anfallenden Schlacke hervorgeht, wird den Problemen und Unzulänglichkeiten des bisherigen Standes der Technik, welcher einen Abschreckbadbehälter mit periodischer Entleerung mittels eines geeigneten Abschlussorgans vorsah, wirk-25 sam begegnet, wobei daran erinnert sei, dass bisher eine sorgfältige Überwachung des Wasser- und des Schlackenfüllstandes im Abschreckbad notwendig war, beim Abziehen von Schlacke aus dem Behälter Wasserverluste auftraten, mit der sich daraus ergebenden Notwendigkeit der Wiederaufbereitung und Rück-30 führung grosser Wassermengen, und Unfallgefahr sowie Störungen des Granulierungs- und Verbrennungsprozesses bei einer zufälligen vollständigen Entleerung des Auffangbehälters auftraten.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

632 581 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Austragung der bei einem Schachtofen, insbesondere einem Pyrolyseofen, anfallenden Schlacke, umfassend ein Abschreckbad für das Erstarren und Granulieren der Schlacke, sowie ein Förderband zum Ausräumen der granulierten Schlacke, dadurch gekennzeichnet, dass die granulierte Schlacke mittels des Förderbandes noch im Innern des das Abschreckband enthaltenden Behälters vom Wasser des Abschreckbades getrennt wird und diese Schlacke anschliessend aus dem Behälter herausgeschleust wird.

2. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch eine dichte Wanne (16,116), welche gleichzeitig als Behälter für das Abschreckbad (28) und als Gehäuse für das Förderband (18) fungiert.

3. Anlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein System zum Herausschleusen der Schlacke (10') in Gestalt von in Reihe hintereinander montierten Schleusenbehältern (24,26) stromabwärts vom Förderband (18).

4. Anlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine geeignete Formgebung der Wanne (116) zwecks Bildung eines Wasserverschlusses durch das Abschreckbad (28).

5. Anlage nach den Ansprüchen 2 und 4, gekennzeichnet durch eine von der dichten Wanne (116) gebildete Schranke (60).

6. Anlage nach den Ansprüchen 2,4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserverschluss ein Ausschleusungssystem für die Schlacke (10') bildet.

7. Anlage nach den Ansprüchen 2 bis 6, gekennzeichnet durch eine Granulierbrause (80) zwischen der Ofenablauföffnung und dem Abschreckbad (28).

8. Anlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Leitungen (50,52) zum Umwälzen und Kühlen des Abschreckbadwassers.

9. Anlage nach den Ansprüchen 2 bis 7, gekennzeichnet durch ein Leitungssystem (88) für den geschlossenen Kreislauf des durch die Granulierbrause (80) hindurchgesetzten Wassers.

10. Anlage nach den Ansprüchen 2 bis 7 und 9, gekennzeichnet durch einen Filter (82), eine Förderpumpe (84) und, fakultativ, einen Wärmetauscher (86) im geschlossenen Kreislauf (88).

11. Anlage nach den Ansprüchen 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderband (18) sowohl in der einen als auch in der entgegengesetzten Richtung laufen kann.

12. Anlage nach den Ansprüchen 2 bis 11 bei einem Pyrolyseofen, gekennzeichnet durch eine Klappe (12) an der Ausflussöffnung des Pyrolyseofens (6) zum wahlweisen Ablassen der Schlacke (10) in einem kontinuierlichen oder aber intermittierenden Strom.