DE102005001569B4

DE102005001569B4 - Anlage zur Verschwelung eines Pyrolyseguts

Info

Publication number: DE102005001569B4
Application number: DE200510001569
Authority: DE
Inventors: Patrick Strohmenger
Original assignee: Strohmenger Patrick Dipl-Ing
Current assignee: Strohmenger Patrick Dipl-Ing
Priority date: 2005-01-13
Filing date: 2005-01-13
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2025-01-14
Also published as: DE102005001569A1

Abstract

Anlage zur Verschwelung eines Pyrolyseguts (g)
– mit einer Pyrolysekammer (18), in die das Pyrolysegut (g) einbringbar ist,
– mit einem Heizraum (16), der mit der Pyrolysekammer (18) in thermischer Verbindung steht,
– mit einem Brenner (40), der von einem Brennmittel (e) beaufschlagbar ist und der zur Beheizung des Heizraums (16) vorgesehen ist, und
– mit Ausnutzung des in der Pyrolysekammer (18) durch Pyrolyse entstehenden Pyrolysegases (p) zur Beheizung,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass eine Verbindung (22) vorgesehen ist, über die das in der Pyrolysekammer (18) entwickelte Pyrolysegas (p) in den Heizraum (16) leitbar ist, wodurch das Pyrolysegas (p) neben dem Brennmittel (e) zur Beheizung des Heizraums (16) verwendbar ist, und
b) dass zwischen der Pyrolysekammer (18) und dem Heizraum (16) mindestens ein Hohlraum (20) angeordnet ist, durch den ein herangeführtes gasförmiges oder flüssiges Kühlmedium, insbesondere Luft (l), hindurchleitbar ist und der zur...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Verschwelung eines Pyrolyseguts
– mit einer Pyrolysekammer, in die das Pyrolysegut einbringbar ist,
– mit einem Heizraum, der mit der Pyrolysekammer in thermischer Verbindung steht,
– mit einem Brenner, der von einem Brennmittel beaufschlagbar ist und der zur Beheizung des Heizraums vorgesehen ist, und
– mit Ausnutzung des in der Pyrolysekammer durch Pyrolyse entstehenden Pyrolysegases zur Beheizung.
Auf dem Gebiet der Beseitigung von Haus- oder Industrieabfall sind verschiedene Anlagen bekannt, bei denen dieser Abfall unter Sauerstoffabschluß verschwelt oder pyrolysiert wird. Hierbei handelt es sich meistens um Drehrohr-Anlagen größerer Dimension. Wichtig ist dabei, dass die Anlage einen energiesparenden Betrieb ermöglicht. Dieses Ziel wird in Anlagen der eingangs genannten Art ( DE 30 18 572 A1 , EP 0 626 988 B1 , EP 0 665 872 B1 ) u. a. dadurch erreicht, dass das in der Pyrolysekammer entstehende Pyrolysegas durch Verbrennung Heizenergie liefert. Gemäß der DE 30 18 572 A1 , von der die vorliegende Erfindung ausgeht, wird das Pyrolysegas dem Brenner der Anlage zugeführt. Dies hat den Nachteil, dass der Brenner nicht nur für den Betrieb mit einem üblichen Brennmittel, wie Erdgas oder Erdöl, sondern gleichzeitig auch für den Betrieb mit dem Pyrolysegas, dessen Zusammensetzung sich je nach Pyrolysegut ändern kann, eingerichtet sein muß.
Wie eingangs erwähnt, steht der vom Brenner aufgeheizte Heizraum einer solchen Anlage mit der Pyrolysekammer durch Wärmeleitung in Verbindung. Nun sollte die Verbrennungstemperatur im Heizraum – auch gemäß behördlicher Auflagen – mindestens 800 Grad Celsius betragen. Üblicherweise sollte die Pyrolyse im Bereich von 500 bis 1600 Grad Celsius stattfinden. Die Anlage ist dann für den jeweiligen oberen Grenzwert der Temperatur auszulegen, der sich natürlich nach der Art und Menge des zu verschwelenden Pyrolyseguts richtet. Beträgt die gewünschte Pyrolysetemperatur z. B. 500 Grad Celsius und die erforderliche Verbrennungs-Temperatur im Heizraum in Befolgung der genannten behördlichen Auflagen mindestens 800 Grad Celsius, d. h. liegt die Verbrennungs-Temperatur deutlich über der Pyrolysetemperatur, so lassen sich diese beiden Bedingungen nicht ohne weiteres in Übereinstimmung bringen; der Pyrolyseraum würde ohne Sondermaßnahmen vom Heizraum her über die gewünschte Pyrolysetemperatur von z. B. 500 Grad Celsius hinaus aufgeheizt werden.
Wünschenswert wäre auch eine einzige Anlage, in der wahlweise eine relativ niedere gewünschte Pyrolysetemperatur (von z. B. 500 Grad Celsius), die deutlich unterhalb der Mindest-Verbrennungstemperatur (von z. B. 800 Grad Celsius) liegt, aber auch eine relativ hohe gewünschte Pyrolysetemperatur (von z. B. 1300 Grad Celsius) eingestellt werden kann.
Ein Problem für die Pyrolyse stellen in diesem Zusammenhang die mit Kohlenstoff-Fasern verstärkten Kunststoffe dar. Es handelt sich dabei um hochfeste, aber relativ leichte Kohlenstoff-Fasern als Kern, die von Kunststoff umgeben oder ummantelt sind. Kohlenstoff-armierte Bauteile werden z. B. im Flugzeugbau verwendet. Sie sind relativ teuer. Und es wäre wünschenswert, wenn man diese Kohlenstoff-Fasern aus nicht verwendeten oder ausgedienten Bauteilen durch Pyrolyse zurückgewinnen könnte. Mit anderen Worten: Die Kunststoff-Umhüllung soll jeweils durch Verschwelung unter Sauerstoff-Ausschluß entfernt werden, und die Kohlenstoff-Fasern sollen dabei trotz der relativ hohen Pyrolysetemperatur von z. B. 500 Grad Celsius nicht angegriffen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es demnach, eine Anlage der eingangs genannten Art anzugeben, die nicht nur energiesparend arbeiten kann, sondern die auch einen Betrieb mit einer Pyrolysetemperatur (von z. B. 500 Grad Celsius) relativ weit unterhalb einer gewünschten oder auferlegten Mindest-Verbrennungstemperatur (von z. B. 800 Grad Celsius), aber prinzipiell auch eine Pyrolyse in einem weiten Bereich (z. B. von 500 bis 1500 Grad Celsius) ermöglicht. Sie soll auch zur Pyrolyse von mit Kohlenstoff-Fasern verstärkten Kunststoffen einsetzbar sein.
Die genannte Aufgabe wird bei der eingangs genannten Anlage erfindungsgemäß dadurch gelöst,

a) dass eine Verbindung vorgesehen ist, über die das in der Pyrolyekammer entwickelte Pyrolysegas in den Heizraum leitbar ist, wodurch das Pyrolysegas neben dem Brennmittel zur Beheizung des Heizraums verwendbar ist, und
b) dass zwischen der Pyrolysekammer und dem Heizraum mindestens ein Hohlraum angeordnet ist, durch den ein herangeführtes gasförmiges oder flüssiges Kühlmedium, insbesondere Luft, hindurchleitbar ist und der zur Kühlung der Pyrolysekammer dient.

Mit Vorteil wird dabei ein Zwischenboden eingesetzt, der den Hohlraum besitzt, in den Luft eingeleitet werden kann. Im allgemeinen wird man mehrere, z. B. parallel liegende Kühlkanäle verwenden. Diese Kühlkanäle können linear oder L-förmig ausgebildet sein. Es kann aber insbesondere auch vorgesehen sein, als Zwischenboden zwei parallel zueinander angeordnete Platten zu verwenden, zwischen denen ein vorgegebener Abstand besteht. Der Hohlraum wird dann durch den gesamten Raum zwischen den beiden Platten gebildet. Die untere Platte kann dabei herausnehmbar sein, was für höhere Pyrolysetemperaturen von Vorteil ist. Die beiden Platten können aus Metall oder aus Schamotte bestehen. Der Zwischenboden wird durch die hindurchgeleitete Luft gekühlt. Je nach Durchsatz der Luft lässt sich die Temperatur im Pyrolyseraum einstellen.
Die genannte Verbindung zwischen der Pyrolysekammer und dem Heizraum, die die Ausnutzung des Pyrolysegases zum Heizen und damit einen energiesparenden Betrieb ermöglicht, kann dabei in einer Wand der Pyrolysekammer, bevorzugt aber im Zwischenboden angeordnet sein.
Der Heizraum sollte vorteilhafterweise unterhalb der Pyrolysekammer angeordnet sein. Der im wesentlichen ebene Zwischenboden dient hierbei zur Trennung von Pyrolysekammer und Heizraum. Beide Räume können dabei insbesondere quaderförmig ausgebildet sein.
Das im Betrieb im Heizraum vorhandene Abgas kann in einen Ofenraum ableitbar sein, z. B. mit Hilfe eines Abgas-Ventilators. Dieser Ofenraum kann – ebenso wie die Pyrolysekammer – quaderförmig ausgebildet sein.
Die Anlage kann prinzipiell stationär aufgebaut sein. Für besondere Anwendungsfälle kann aber auch vorgesehen sein, dass die Pyrolysekammer und der Heizraum auf einem Pyrolysewagen angeordnet sind, der in den Ofenraum luftdicht eingebracht werden kann.
Die Konstruktion kann weiterhin so gestaltet sein, dass zwischen der Außenwand der Pyrolysekammer und/oder der Außenwand des Heizraums einerseits und der Wand des Ofenraums andererseits mindestens ein einziger Strömungsweg freigelassen ist, der vom Abgas aus dem Heizraum in Richtung auf einen Rauchgasabzug durchströmt werden kann.
Der Zwischenboden, der den oder die Kühlkanäle enthält, kann insbesondere – zumindest teilweise – horizontal ausgerichtet sein.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Ergänzungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von drei Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Anlage zur Verschwelung eines Pyrolyseguts, die einen im Schnitt dargestellten Pyrolyse-Ofen mit Ofenwagen besitzt und bei der die Beheizung mit einem üblichen Energieträger, aber auch mit Pyrolysegas erfolgt,
2 eine entsprechende Anlage in stationärer Ausführung, bei der eine die Pyrolysekammer und den Heizraum gemeinsam verschließende Tür verwendet wird, und
3 eine entsprechende Anlage mit einem L-förmigen Kühlkanal.
Gleiche und gleichartige Bauelemente, Signale und Flußmedien sind in den drei Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Nach 1 ist ein Ofen-, Herd- oder Pyrolyse-Wagen 2 vorgesehen, dessen Räder 4 auf Schienen 6 rollen. Der Wagen 2 besitzt ein Grundgestell 8 aus Isolierstoff, auf dem ein quaderförmiger, nach außen gut abgedichteter Kasten, z. B. aus einem hitzebeständigen Metall, wie Stahl, mit Seitenwänden 10, 11 und einem Deckel 12 ruht. Stattdessen kann auch ein Feuerfestmaterial, wie Schamotte, eingesetzt werden. Der Deckel 12 ist zwecks Einbringens von Pyrolysegut g abnehmbar. Ein Zwischenboden 14 aus einem gut wärmeleitenden Material, z. B. aus Stahl oder Schamotte, teilt den Innenraum in einen unten gelegenen Heizraum 16 und eine oben gelegene Pyrolysekammer 18. Der Zwischenboden besteht hier aus zwei parallel und im Abstand zueinander angeordneten Platten. Die untere Platte kann herausgenommen werden.
Bei dem in der Pyrolysekammer 18 befindlichen, zu pyrolysierenden Festmaterial oder Pyrolysegut g handelt es sich in diesem Ausführungsbeispiel um Abfall aus Kunststoff-Bauteilen, die mit Kohlenstoff-Fasern verstärkt sind. Die Kohlenstoff-Fasern sollen durch die Pyrolyse zurückgewonnen werden.
Der Zwischenboden 14 besitzt einen kanalförmigen Hohlraum 20, in den von links über eine nicht dargestellte Öffnung durch die Seitenwand 10 hindurch Luft l als Kühlmedium eingeleitet werden kann. Es sind in Wirklichkeit mehrere parallel liegende Kühlkanäle 20 vorgesehen. Unter Umständen kann die Kühlluft l auch, wie durch einen Pfeil gezeigt, direkt in den Ofenraum 26 eingeleitete werden. Die Kühlluft l ist nach rechts über eine nicht dargestellte Öffnung in der Seitenwand 11 nach außen ableitbar. Zwischen der Pyrolysekammer 18 und dem Heizraum 16 ist eine Öffnung oder Verbindung 22 angebracht. Über diese kann das in der Pyrolysekammer 18 entstehende Pyrolysegas p in den Heizraum 16 eingeleitet werden. Die Verbindung 22 ist mittels eines schematisch angedeuteten Verschlußorgans 24 verschließbar. Das Verschlußorgan 24, das hier in der Pyrolysekammer 18 gelegen ist, kann von außerhalb der Pyrolysekammer 18 betätigt werden. Bei dem Verschlussorgan 24 kann es sich um einen Schieber oder eine Klappe handeln. Ein solcher Schieber kann in 1 senkrecht zur Papierebene geschlossen werden. Die Bedeutung des Verschlussorgans 24 wird später erläutert werden.
Das im Heizraum 16 entstehende Abgas a kann über eine (nicht näher bezeichnete) Öffnung in der Seitenwand 11 nach außen abgeleitet werden.
Der Pyrolyse-Wagen 2 ist von rechts her in den quaderförmigen Ofenraum 26 luftdicht eingeschoben. Dieser Ofenraum 26 wird durch eine linke Seitenwand 28, eine Deckelwand 30 und eine rechte Seitenwand 32 gebildet. Die rechte Seitenwand 32 ist als aufklappbares, dicht verschließendes Ofentor ausgebildet, das um eine oben angebrachte Schwenkachse 34 schwenkbar ist. Diese Schwenkachse 34 könnte – abweichend von der Darstellung – auch parallel zur Papierebene liegen. Die Wände 28, 30, 32 bestehen alle aus einem thermisch gut isolierenden Material.
Die Dimensionierung von Kasten 10, 11, 12 und Ofenraum 26 ist so getroffen, dass zwischen der jeweiligen Außenwand der Pyrolysekammer 18 und des Heizraums 16 einerseits und der Innenwand des Ofenraums 26 andererseits ein Strömungsweg 36 freigelassen ist, der vom Abgas a aus dem Heizraum 16 in Richtung auf einen zentral gelegenen Rauchgasabzug 38 durchströmt werden kann.
Zur Beheizung und Einstellung einer Temperatur von mindestens 800 Grad Celsius im Heizraum 16 ist ein Brenner 40 vorgesehen, der sich in den linken Seitenwänden 28 und 10 befindet. Er wird mit einem flüssigen oder aber gasförmigen Brennmittel, wie Erdgas e, gespeist. Zusätzlich wird er geregelt durch vorerwärmte Zuluft 11 gespeist. Zur Regelung der Temperatur im Heizraum 16 dient dabei eine Einrichtung, die einen Temperatur-Regler 42 umfaßt. Dieser wird über gestrichelt eingezeichnete Leitungen von einem im Heizraum 16 angeordneten Temperatur-Istwertgeber 44 und einem (nicht dargestellten) Temperatur-Sollwertgeber beaufschlagt. Die Beaufschlagung mit dem Sollwert ist durch einen gestrichelten Pfeil am Temperatur-Regler 42 symbolisiert. Der Temperatur-Regler 42 wirkt auf ein Einstellorgan des Brenners 40 ein.
Der Pyrolyseprozeß wird dadurch angestoßen, dass der Temperatur-Sollwert am Sollwertgeber auf die zur Verbrennung erforderliche Temperatur, hier im Beispiel auf mindestens 800 Grad Celsius, eingestellt wird. Dies ergibt in der Pyrolysekammer 18 eine Pyrolysetemperatur von ca. 800 Grad Celsius. Falls eine höhere Pyrolysetemperatur in der Pyrolysekammer 18 gewünscht ist, so wird am Sollwertgeber eine höhere Temperatur für den Heizraum eingestellt. Falls dagegen eine niedrigere Pyrolysetemperatur gewünscht ist, also z. B. nur 500 Grad Celsius, so wird die Temperatur in der Pyrolysekammer 18 durch Kühlung mittels des Zwischenbodens 14 und der Luft l erniedrigt. Dabei wird der Strom der in den kanalförmigen Hohlraum 20 eingeleiteten Kühl-Luft l entsprechend eingestellt. Hierfür ist ein Stellventil 46 mit Regelklappe vorgesehen, deren Antrieb von einem Temperaturregler 48 mit einem Steuersignal beaufschlagt wird. Der Temperaturregler 48 wird einerseits von einem (gestrichelt symbolisierten) Temperatur-Sollwert und andererseits von einem Temperatur-Istwert beaufschlagt, welcher von einem sich in der Pyrolysekammer 18 befindlichen Temperatur-Sensor 50 geliefert wird.
Das in der Pyrolysekammer 18 entstehende Pyrolysegas g dringt durch die angesprochene Verbindung 22 in den Heizraum 16 ein. Es wird hier unter Einwirkung der relativ hohen Temperatur und ggf. auch der dargestellten Flamme verbrannt. Der Ort der Verbindung 22 und die Größe des Heizraums 16 sind so gewählt, dass die für die Verbrennung notwendige Verweilzeit eingehalten wird, d. h. dass die vollständige Verbrennung des eintretenden Pyrolysegases g sichergestellt ist.
Es ist anzumerken, dass durch die Verbrennung des Pyrolysegases g Energie bereitgestellt wird, die dazu beiträgt oder die sogar – zumindest zeitweise – vollständig ausreicht, die gewünschte Temperatur im Heizraum 16 auch ohne den Einsatz des Brenners 40 aufrecht zu erhalten.
Durch die angesprochene Temperaturregelung mittels der Einrichtung 42, 44 wird die Brennerleistung entsprechend dem Pyrolysegas-Eintrag vermindert, oder es wird sogar der Brenner 40 ausgeschaltet.
Prinzipiell könnte man das Pyrolysegas g über den Brenner 40 führen, d. h. das Pyrolysegas g als Brennstoff des Brenners 40 verwenden. Dies ist jedoch gegenüber der hier dargestellten Lösung technisch nachteilig. Erstens muß der Brenner 40 auf jeden Fall zum Anstoßen des Pyrolyseprozesses mit einem herkömmlichen Brennstoff (wie Erdgas e) beaufschlagt werden; er müsste dann aber auch verlässlich mit Pyrolysegas g funktionieren, das u. U. aggessiv ist oder dessen Zusammensetzung sich ändert. Zweitens ist zu beachten, dass das Pyrolysegas g beim Herausführen aus der Pyrolysekammer 18 abkühlt, so dass die Gefahr besteht, dass es in den Rohrleitungen kondensiert und diese im Laufe der Zeit zusetzt.
Die Verbrennung des Pyrolysegases g kann nur stattfinden, wenn im Heizraum 16 ausreichend Sauerstoff zur Verfügung steht. Deshalb ist der Heizraum 16 bevorzugt mit einer Regel-Einrichtung 52, 54, 56 zur Frischluft-Versorgung ausgerüstet. Diese regelt nach dem Sauerstoffgehalt im Ofenraum 26. Sie umfasst ein mit Frischluft 12 beaufschlagtes Stellventil 52 mit motorisch angetriebener Regelklappe, das von einem Sauerstoff-Regler 54 mit einem Regelsignal bedient wird. Der (gestrichelt symbolisierte) Sollwert wird von einem nicht gezeigten Sollwert-Geber, der Istwert von einem Sauerstoff-Sensor 56 geliefert. Dieser Sauerstoff-Sensor 56 ist hier bevorzugt im Ofenraum 26 angeordnet. Er könnte prinzipiell auch im Heizraum 16 angeordnet sein.
Mit Hilfe des Stellventils 52 wird auch verhindert, dass die Temperatur im Heizraum 16 über den an einem weiteren Temperatur-Regler 58 eingestellten (gestrichelt symbolisierten) Sollwert ansteigen kann. Der dem Temperatur-Regler 58 zugeführte Temperatur-Istwert wird vom bereits erwähnten Temperatur-Istwertgeber 44 geliefert.
Die Abgase des Brenners 40 und die bei der Pyrolysegas-Verbrennung entstehenden Abgase heizen nicht nur den Zwischenboden 14 auf. Diese Abgase a umströmen die Pyrolysekammer 16 auch seitlich und oben, und sie geben dabei einen Teil ihrer thermischen Energie ab. Sie werden im oberen Ofenraum gesammelt, und sie verlassen den Ofenraum 26 über den Rauchgasabzug 38.
An einer Zumischstelle 60 werden die Abgase a mit Hilfe von Frischluft f1 auf eine einstellbare Temperatur abgekühlt. Dazu sind ein Regelventil 62 in Form einer Frischluft-Klappe, ein dieses ansteuernder Temperatur-Regler 64 und ein im Rauchgasweg nach der Zumischstelle 60 liegender Temperatur-Sensor 66 vorgesehen.
Sodann durchlaufen die Abgase a einen Wärmetauscher 68. Mit Hilfe dieses Wärmetauschers 68 wird die Zuluft l1 für den Brenner 40 und es wird die Zuluft 12 für den Heizraum 16 vorgewärmt, um Heizenergie einzusparen. Die Zuluft l1, l2 wird von einem Gebläse oder Zuluft-Ventilator 69 in Form eines Radialventilators geliefert.
Nach dem Wärmetauscher 68 ist im Strömungsweg der Abgase a eine weitere Zumischstelle 70 für weitere Frischluft f2 angeordnet. Die hier zugeleitete weitere Frischluft f2 kommt von einem Regelventil oder einer steuerbaren Frischluft-Klappe 72, die von einem Temperatur-Regler 74 angesteuert wird. Der Temperatur-Sollwert ist wiederum durch einen gestrichelten Pfeil symbolisiert. Der Temperatur-Istwert wird im Strömungsweg mittels eines Temperatur-Sensors 76 gemessen. Die Regeleinrichtung 72, 74, 76 sorgt dafür, dass die danach einem Abgas-Ventilator 78 zugeführten Abgase a auf eine für diesen erträgliche Temperatur gebracht werden. Danach werden die Abgase a entsorgt.
Der Abgas-Ventilator 78 wird über einen Druck-Regler 80 auf Druck geregelt. Dazu werden dem Druck-Regler 80 ein (gestrichelt symbolisierter) Druck-Sollwert und von einem Druckwertgeber 82 im Strömungsweg ein Druck-Istwert zugeführt. Hierdurch kann der Prozeß besser kontrolliert und elektrische Energie am Rauchgas-Gebläse 78 eingespart werden.
Entsprechend wird am Zuluft-Ventilator 69 vorgegangen. Dieser ist zu diesem Zweck an einen weiteren Druck-Regler 84 angeschlossen, dem ein (gestrichelt angedeuteter) Druck-Sollwert und ein Druck-Istwert vorgegeben sind. Der Druck-Istwert wird von einem weiteren Druckwert-Geber 86 geliefert, der in der Leitung für Zuluft l1 und l2 angeordnet ist.
In einer Abkühlphase des Prozesses würde durch das Zusammenziehen des Pyrolysegases g Unterdruck in der Pyrolysekammer 18 entstehen. Dadurch würde über eventuell vorhandene undichte Stellen Sauerstoff von außen in die Pyrolysekammer 18 gesaugt, der das Pyrolysegut g angreifen würde. Um dies zu verhindern, wird in der Pyrolysekammer 18 permanent ein geringer Überdruck eingestellt. Dies geschieht mit Hilfe eines strömungsfähigen Mittels n, das alternativ Stickstoff oder aber Wasser sein kann. Durch dieses Mittel n kann die Pyrolysekammer 18 auch gespült und vom Pyrolysegas g gereinigt werden.
Vorliegend ist zu diesem Zweck eine Zuleitung 88 vorgesehen, die speziell mit Stickstoff beaufschlagt wird. In der Zuleitung 88 ist ein Einstellorgan in Form eines Regelventils 90 angeordnet. Die Zuleitung 88 führt durch die Wände 28, 10 hindurch in die Pyrolysekammer 18. Zur Regelung des Druckes auf einen vorbestimmten Sollwert (gestrichelt symbolisiert) ist ein Druck-Regler 92 vorgesehen, dessen Istwert von einem in der Pyrolysekammer 18 untergebrachten Druck-Sollwert-Geber 94 geliefert wird.
Die Verbindung 22 für das Pyrolysegas g zwischen der Pyrolysekammer 18 und dem Heizraum 16 wird in einer Kühlphase manuell mittels des Verschlussorgans 24 verschlossen, damit sich in der Pyrolysekammer 18 mit einem relativ geringen Einsatz des Mittels n der gewünschte Überdruck gegenüber der Umgebung aufbauen kann.
Mit Hilfe des Stickstoffs aus der Zuleitung 88 kann die Pyrolysekammer 18 auch vor dem Prozessstart inertisiert werden. Und sollte Wasser verwendet werden, so kann der Pyrolyseprozeß im Störungsfall durch Betätigung des Regelventils 90 rasch abgebrochen werden.
In 2 ist eine stationäre Anlage, ein sogenannter Kammerofen dargestellt, d. h. ein Ofen ohne Wagen. Die Regelung und Steuerung sind identisch mit denen von 1, so dass darauf nicht näher eingegangen zu werden braucht. Die Anlage ist auch sonst weitgehend identisch mit der von 1. Allerdings fehlt hier insbesondere die rechte Seitenwand 11.
Die Anlage besitzt ein vollständiges Gehäuse mit einem stationären Boden 27, einer linken Seitenwand 28, einer fixierten Ober- oder Deckelwand 30 und einer rechten Seitenwand oder Tür 32a. Die rechte Seitenwand oder Tür 32a ist wieder um eine oben angebrachte Schwenkachse 34 schwenkbar. Sie dient hier – im Gegensatz zu der Anlage von 1 – gleichzeitig zum seitlichen Verschließen des Heizraums 16, des Hohlraums 20 und der Pyrolysekammer 18. Der Hohlraum 20 wird wiederum durch zwei im Abstand zueinander angeordnete Platten bebildet. Die Beschickung der Pyrolysekammer 18 erfolgt hier über die seitliche Tür 32a.
Das Abgas a aus dem Heizgasraum 16 wird nach 2, wie durch einen nach oben gerichteten Pfeil gezeigt, über einen seitlich angeordneten (gestrichelt angedeuteten) vertikalen Strömungskanal 96 nach oben abgeleitet, ebenso wie die Luft l aus dem Hohlraum 20, und dann nach links in Richtung auf den Rauchgasabzug 38 umgelenkt. Der (z. B. unter der Papierebene liegende) Strömungskanal 96 kann dabei, wie gezeigt, in der Nähe der Tür 32a angeordnet sein. Es können natürlich auch mehrere solcher Strömungskanäle 96 vorgesehen sein. Entsprechend kann hier der Ofenraum 26 aus einer Anzahl von einzelnen Abgas-Kanälen bestehen, die am Rauchgasabzug 38 zusammengeführt sind.
Es ist auch möglich, die Seitenwand 10 und den Deckel 12 als Bestandteile der linken Seitenwand 28 bzw. der Deckelwand 30 auszuführen. Dann ist der Ofenkanal 26 hier integriert. Es ist auch möglich, dass die Kühlluft l durch gesonderte Kanäle dem Rauchgasabzug 38 zugeführt wird.
In 3 ist prinzipiell dargestellt, dass der zur Kühlung vorgesehene Hohlraum 20 nicht unbedingt durchgängig nur horizontal ausgerichtet zu sein braucht. Er ist hier – im Schnitt gesehen – L-förmig ausgebildet. Er könnte auch glockenförmig ausgebildet sein.
Gemäß 3 ist die Pyrolysekammer 18 direkt auf dem Boden 27 angeordnet. Sie umfasst hier eine linke Seitenwand 10 und einen Deckel 12. Die rechte Seitenwand wird von der Tür 32a gebildet. An die linke Seitenwand 10 und den Deckel 12 schließt sich sofort der L-förmige Hohlraum 20 an. Und an diesen schließen sich links der Heizraum 16, der wiederum vom Brenner 40 beheizt wird, und oben der Ofenraum 26 an.
Es ist festzuhalten: Bei dieser Ausführungsform sind der Zwischenboden 14 und damit auch der Hohlraum 20 L-förmig ausgebildet. Prinzipiell wäre auch eine U-förmige Ausbildung möglich. Insbesondere sind hier der Hohlraum 20 in der linken Seitenwand 10 und in der Decke 12 des Zwischenbodens 14 untergebracht. Der Zwischenboden 14 ist hier also nur streckenweise horizontal ausgerichtet. Er besitzt auch einen vertikalen Verlauf.
Bezugszeichenliste

02 Pyrolysewagen, 04 Rad, 06 Schiene, 08 Grundgestell, 10 Seitenwand, 11 Seitenwand, 12 Deckel, 14 Zwischenboden, 16 Heizraum, 18 Pyrolysekammer, 20 kanalförmiger Hohlraum, 22 Verbindung, 24 Verschlußorgan, 26 Ofenraum, 27 Boden, 28 linke Seitenwand, 30 Deckelwand, 32 rechte Seitenwand, 32a Tür, 34 Schwenkachse, 36 Strömungsweg, 38 Rauchgasabzug, 40 Brenner, 42 Temperatur-Regler, 44 Temperatur-Istwertgeber, 46 Stellventil für Luft l, 48 Temperatur-Regler, 50 Temperatur-Sensor, 52 Stellventil für Frischluft, 54 Sauerstoff-Regler, 56 Sauerstoff-Sensor, 58 Temperatur-Regler, 60 Zumischstelle, 62 Regelventil, 64 Temperatur-Regler, 66 Temperatur-Sensor, 68 Wärmetauscher, 69 Zuluft-Ventilator, 70 weitere Zumischstelle, 72 Frischluft-Klappe, 74 Temperatur-Regler, 76 Temperatur-Sensor, 78 Abgas-Ventilator, 80 Druck-Regler, 82 Druckwert-Geber, 84 weiterer Druck-Regler, 86 weiterer Druckwert-Geber, 88 Zuleitung, 90 Regelventil, 92 Druck-Regler, 94 Druck-Istwert-Geber, 96 vertikaler Strömungskanal
a Abgas
e Erdgas
g Pyrolysegut
f1 Frischluft zur Beimischung
f2 weitere Frischluft zur Beimischung
l Luft
l1 Zuluft für den Brenner
l2 Zuluft für den Heizraum
n Stickstoff oder Wasser
p Pyrolysegas

Claims

Anlage zur Verschwelung eines Pyrolyseguts (g) – mit einer Pyrolysekammer (18), in die das Pyrolysegut (g) einbringbar ist, – mit einem Heizraum (16), der mit der Pyrolysekammer (18) in thermischer Verbindung steht, – mit einem Brenner (40), der von einem Brennmittel (e) beaufschlagbar ist und der zur Beheizung des Heizraums (16) vorgesehen ist, und – mit Ausnutzung des in der Pyrolysekammer (18) durch Pyrolyse entstehenden Pyrolysegases (p) zur Beheizung, dadurch gekennzeichnet, a) dass eine Verbindung (22) vorgesehen ist, über die das in der Pyrolysekammer (18) entwickelte Pyrolysegas (p) in den Heizraum (16) leitbar ist, wodurch das Pyrolysegas (p) neben dem Brennmittel (e) zur Beheizung des Heizraums (16) verwendbar ist, und b) dass zwischen der Pyrolysekammer (18) und dem Heizraum (16) mindestens ein Hohlraum (20) angeordnet ist, durch den ein herangeführtes gasförmiges oder flüssiges Kühlmedium, insbesondere Luft (l), hindurchleitbar ist und der zur Kühlung der Pyrolysekammer (18) dient.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (20) in einem horizontalen Zwischenboden (14) angeordnet ist.
Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (22) zwischen der Pyrolysekammer (18) und dem Heizraum (16) in einer Wand der Pyrolysekammer (18), insbesondere aber im Zwischenboden (14), angeordnet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizraum (16) unterhalb des Pyrolysekammer (18) angeordnet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das im Heizraum (16) vorhandene Abgas (a) in einen Ofenraum (26) leitbar ist.
Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofenraum (26) quaderförmig ausgebildet ist, und dass die Pyrolysekammer (18) ebenfalls quaderförmig ausgebildet ist.
Anlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pyrolysekammer (18) und der Heizraum (16) auf einem Pyrolysewagen (2) angeordnet sind, der in den Ofenraum (26) luftdicht einbringbar ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Außenwand (10, 11, 12) der Pyrolysekammer (18) und/oder der Außenwand (8, 10, 11) des Heizraums (16) einerseits und der Wand (28, 30, 32) des Ofenraums (26) andererseits mindestens ein Strömungsweg (36) freigelassen ist, der vom Abgas (a) aus dem Heizraum (16) in Richtung auf einen Rauchgasabzug (38) durchströmbar ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofenraum (26) Seitenwände (28, 32) und einen Deckel (30) aus einem thermisch isolierenden Material umfasst.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (22) verschließbar ist mittels eines Verschlußorgans (24), das von außerhalb der Pyrolysekammer (18) betätigbar ist.
Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlußorgan (24) ein Schieber oder eine Klappe ist, der bzw. die bevorzugt in der Pyrolysekammer (18) angeordnet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände (10, 11, 12) der Pyrolysekammer (18) und/oder die Wände (28, 30, 32) des Heizraums (16) aus einem Feuerfestmaterial, wie Schamotte, oder aus einem hitzebeständigen Material, wie Stahl, bestehen.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Brenner (40) eine Einrichtung (42, 44) zur Regelung der Temperatur im Heizraum (16) verbunden ist.
Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert der Einrichtung (42, 44) auf die zur Verbrennung erforderliche Temperatur, insbesondere auf mindestens 800 Grad Celsius, einstellbar ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung des Stroms der in den Hohlraum (20) eingeleiteten Luft (l) eine Temperatur-Regeleinrichtung (46, 48, 50) vorgesehen ist, die einen in der Pyrolysekammer (18) befindlichen Temperatur-Sensor (50) umfasst.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bereitstellung einer ausreichenden Menge an Sauerstoff im Heizraum (16) eine Einrichtung (52, 54, 56) zur Versorgung des Heizraums (16) mit Frischluft (12) vorgesehen ist.
Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung der dem Heizraum (16) zugeführten Frischluft (12) ein Sauerstoff-Regler (54) und ein diesen beaufschlagender Sauerstoff-Sensor (56) vorgesehen sind, wobei der Sauerstoff-Sensor (56) bevorzugt im Ofenraum (26) angeordnet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatur-Regler (58) vorgesehen ist, der von einem sich im Heizraum (16) befindlichen Temperatur-Sensor (44) beaufschlagbar ist und der die im Heizraum (16) vorhandene Temperatur auf einen oberen Wert begrenzt.
Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatur-Regler (58) ausgangsseitig an ein dem Sauerstoff-Regler (54) nachgeschaltetes Stellglied (52) angeschlossen ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abkühlung des den Heizraum (16) verlassenden Abgases (a) diesem Frischluft (f1) zuführbar ist, und dass der Strom der zugeführten Frischluft (f1) mittels einer Einrichtung (62, 64, 66) zur Regelung der Temperatur regelbar ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Abgas (a) des Heizraums (16) durchströmbarer Wärmetauscher (68) vorgesehen ist, der zur Aufwärmung von Zuluft (l1, l2) für den Brenner (40) und/oder für den Heizraum (16) dient.
Anlage nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abkühlung des den Wärmetauscher (68) verlassenden Abgases (a) weitere Frischluft (f2) diesem Abgas (a) zuführbar ist, und dass der Strom der zugeführten weiteren Frischluft (f2) mittels einer Einrichtung (72, 74, 76) zur Regelung der Temperatur regelbar ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abführen des den Heizraum (16) verlassenden Abgases (a) ein Abgas-Ventilator (78) vorgesehen ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass zur Versorgung des Brenners (40) mit Zuluft (l1) ein Zuluft-Ventilator (69) vorgesehen ist.
Anlage nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuluft-Ventilator (69) und/oder der Abgas-Ventilator (78) auf Druck regelbar sind/ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck der Pyrolysekammer (18) auf einen Überdruck gegenüber der Umgebung an einem Einstellorgan (90) einstellbar ist.
Anlage nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung des Überdrucks in der Pyrolysekammer (18) eine Zuleitung (88) an die Pyrolysekammer (18) angeschlossen ist, die von einem strömungsfähigen Mittel (n), insbesondere Stickstoff und/oder Wasser, beaufschlagbar ist.
Anlage nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuleitung (88) als Einstellorgan (90) eine manuell und/oder motorisch verstellbare Klappe angeordnet ist.
Anlage nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung des Drucks in der Pyrolysekammer (18) ein Druck-Regelkreis (90, 92, 94) vorgesehen ist, der einen in der Pyrolysekammer (18) angeordneten Druck-Sensor (94) umfasst.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass als Pyrolysegut (g) mit Kohlenstoff-Fasern verstärkte Kunststoff-Teile vorsehbar sind.
Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenboden (14) aus zwei parallel und im Abstand zueinander angeordneten Platten gebildet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 31, ausgenommen Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie stationär ausgebildet ist und eine Tür (32a) umfasst, über die das Pyrolysegut (g) in die Pyrolysekammer (18) einbringbar ist.
Anlage nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Tür (32a) zum Verschließen des Heizraums (16), des Hohlraums (20) und/oder der Pyrolysekammer (18) vorgesehen ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (20) L- oder glockenförmig ausgebildet ist.