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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schachtfeuerung zur Müllverbrennung
mit einer Verbrennungszone im unteren Schachtteil, die durch von einem äußeren ringförmigen
Windkasten ausgehende Windkanäle mit Verbrennungsgas versorgbar ist, mit einer oberhalb
der Verbrennungszone angeordneten Gutaufgabe und mit einer Schlackenentnahmeeinrichtung
am Schachtboden.
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Es ist eine Schachtfeuerung dieser Art bekannt (französische Patentschrift
769 629), bei der alle Windkanäle in gleicher Höhe rund um die Verbrennungszone
angeordnet sind. Die hierdurch erzielbare Verbrennungsleistung reicht aus, um organische
Substanzen mit geringem Heizwert, wie z. B. Abfälle oder Fäkalien, zu veraschen.
Zur Veraschung bzw. Verschlackung völlig unbrennbarer Bestandteile ist die bekannte
Schachtfeuerung jedoch nicht bestimmt und nur bei Zusatz von Heizstoffen zum Verbrennungsgut
in der Lage.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schachtfeuerung dieser
Art so auszubilden, daß sie in der Lage ist, städtischen Müll aller Art zu veraschen
bzw. zu verschlacken, der häufig völlig unbrennbare Bestandteile, wie Flaschen,
Konservendosen, Kühlschränke usw., enthält. Dieses Ziel soll in möglichst wirtschaftlicher
Weise erreicht werden, unter weitgehendem Verzicht auf unterstützende Maßnahmen,
wie Zugabe von Brennmaterialien, Zuführung von reinem Sauerstoff od. dgl. Die erfindungsgemäße
Lösung dieser Aufgabe beruht auf der Erkenntnis, daß die Brennleistung einer derartigen
Schachtfeuerung in hohem Maße von der sorgfältigen, den Verhältnissen in den verschiedenen
Teilen der Verbrennungszone angepaßten und stöchiometrisch genau abgemessenen Zufuhr
von Verbrennungsluft abhängt.
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Dementsprechend ist eine Schachtfeuerung der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei getrennte Windkästen
vorgesehen und durch je ein Gebläse mit unabhängig voneinander steuerbaren Mengen
des Verbrennungsgases versorgbar sind, wobei die von den Windkästen ausgehenden
Windkanäle in verschiedenen Höhen in die Verbrennungszone münden.
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Durch diese Anordnung wird der Vorteil erzielt, daß durch eine in
verschiedenen Höhen der Verbrennungszone unterschiedliche Regelung der Luftzufuhr
eine beträchtliche Steigerung der Verbrennungsintensität und damit eine vollständige
Veraschung bzw. Verschlackung auch unbrennbarer und hochschmelzender Bestandteile
des Mülls erzielt werden kann. Es ist zwar bei mit Kohle beheizten Schachtfeuerungen
für Heizanlagen od. dgl bekannt (deutsche Patentschrift 40 238), die Windkanäle
in verschiedenen Höhen des Schachtes anzuordnen. Hierbei sind jedoch alle Windkanäle
an einen gemeinsamen Windkasten angeschlossen, so daß das erfindungsgemäße Ziel
einer in verschiedenen Höhen der Verbrennungszone unterschiedlich regelbaren Luftzufuhr
nicht verwirklicht wird.
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Eine weitere Steigerung der Wirksamkeit und der Gleichmäßigkeit der
Luftzufuhr läßt sich dadurch erzielen, daß die von den Gebläsen zu den Windkästen
führenden Zufuhrleitungen tangential in die Windkästen einmünden. Es wird hierdurch
in dem Windkasten eine Ringströmung erzeugt, die zu einer sehr gleichmäßigen Versorgung
der von dem Windkasten ausgehenden Windkanäle beiträgt. Die unabhängig voneinander
gesteuerte Versorgung der Windkästen mit Verbrennungsgas kann in vorteilhafter Weise
dadurch erzielt werden, daß in den zu den Windkästen gehörenden Gebläsen und/ oder
Zuleitungen die Mengen und die Drücke des Verbrennungsgases unabhängig voneinander
regelbar sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung münden die Windkanäle
schräg nach unten in die Verbrennungszone.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet
durch eine ständig mit Wasser benetzte Abdeckung zur Staub- und Rauchbindung am
oberen Schachtende. Ferner kann erfindungsgemäß als Schlackenabzug am Schachtboden
eine in einen wassergefüllten Abschrecktank führende Abzugsleitung für Flüssigschlacke
vorgesehen sein, wobei ferner Einrichtungen für die Zirkulation von Wasser zum Abschrecktank
und zurück zur Abzugsleitung sowie durch diese in den Abschrecktank vorgesehen sind.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Schachtfeuerung
der beschriebenen Art. Das Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,
daß der Druck und/oder die Menge des den Windkanälen zugeführten Verbrennungsgases
unabhängig voneinander so geregelt wird, daß in der gesamten Verbrennungszone eine
Temperatur zwischen 1370 und 1870° C, insbesondere über 1480 C, aufrechterhalten
wird. Eine derartige, durch die erfindungsgemäße Anordnung der Windkanäle erzielbare
Temperatur dürfte in den meisten Fällen ausreichen, um vorhandene unverbrennbare
Substanzen zu verschlacken.
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Die Zeichnung stellt eine Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung
dar. Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch die gesamte Müllverbrennungsanlage, F
i g. 2 einen Schnitt durch die Schachtfeuerung längs der Linie 2-2 in F i g. 1,
F i g. 3 einen Schnitt durch die Schachtfeuerung längs einer der Linien b-b, c-c
oder d-d in F i g. 1, wobei sich die Schnitte in diesen Ebenen nur dadurch unterscheiden,
daß die Windkanäle gegeneinander um 60° winkelversetzt sind, F i g. 4 einen Schnitt
durch die Beschickungsrutsche entlang der Linie 4-4 in F i g. 1, F i g. 5 einen
Schnitt durch den unteren Teil der Verbrennungszone entlang der Linie 5-5 in F i
g. 6, F i g. 6 einen Längsschnitt durch den unteren Teil der Verbrennungszone entlang
der Linie 6-6 in F i g. 5, F i g. 7 einen Querschnitt durch die Verbrennungszone
entlang der Linie 7-7 in F i g. 8, F i g. 8 eine Seitenansicht entsprechend der
Linie 8-8 in F i g. 7.
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Gemäß F i g. 1 besteht die gesamte Vorrichtung aus einem erhöht liegenden
Gebäude zur Müllaufnahme A, das Ventilationsvorrichtungen besitzt. In diesem Gebäude
kann ein Büroraum mit Geräten zur überwachung der Verbrennungsanlage vorgesehen
sein.
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Am Ende des Gebäudes zur Müllaufnahme A in der Nähe der Schachtfeuerung
C befindet sich eine Beschickungsrutsche B, die vom Gebäude A in den
Verbrennungsschacht C führt. In dem Teilbereich des Verbrennungsschachtes C unterhalb
der Beschikkungsrutsche B liegen die Windkästen E1 und E2
mit Windkanälen
in verschiedenen Höhen b-b, c-c, d-d, die vorzugsweise gestaffelt angeordnet sind
(F i g. 6 und 8). Unterhalb des Gebäudes zur Müllaufnahme A liegen zwei Gebläse
G 1 und G 2, deren Drehzahlen unabhängig gesteuert werden können und die über Verbindungsrohre
Hl und H2 jeweils an die um den Schacht herumgelegten Windkästen El und E2 angeschlossen
sind. Auf diese Weise kann die Luftzufuhr zur Verbrennungszone des Schachtes unabhängig
in zwei oder mehreren Höhen (El und E2) gesteuert werden. Die unteren Lufteinlässe
können aus mehreren Reihen von Windkanälen b bestehen und dienen zur Zufuhr von
Verbrennungsluft zur Brennstoffschicht. Die oberen Lufteinlässe, die ebenfalls aus
mehreren Reihen von Windkanälen bestehen können, liefern die Verbrenungsluft zum
Abbau von Stoffen, wie beispielsweise Abfälle, Müll und/oder Fäkalien, die dem Ofen
über die Rutsche B zugeführt werden. Als Brennstoff für die untere Schicht kommen
normale Brennstoffe wie Koks, Kohle und Holz in Betracht; auch Gas und Elektrizität
können Anwendung finden. Die Luftmengen und -drücke können in den verschiedenen
Niveaus der Verbrennungszone unabhängig voneinander nach Belieben gesteuert werden.
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Gemäß F i g. 1 und 6 ist eine festgestampfte Schicht 28 aus Sand oder
anderem unschmelzbarem Material vorgesehen, die gegen den Schlackenabzug F geneigt
ist, an den sich ein Abflußfortsatz 34 anschließt, um die ausströmenden Rückstände
in ein Sammel- oder Abschreckbecken 36 zu leiten.
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Der Schacht C ist innen am Boden mit drei Lagen aus hitzebeständigen
Steinen versehen, die sich in zwei schrägen Stufen auf eine Lage 12 im oberen Teil
des Schachtes vermindern, und trägt einen Außenmantel aus Hartmetall 10.
Die zweite oder mittlere Schicht 14 liegt schräg abgestuft in dem Bereich zwischen
der Beschickungsrutsche B und dem Oberteil des Schachtes, während sich die innerste
oder dritte Schicht 16 aus hitzebeständigem Material kegelig fortsetzt unterhalb
der mittleren Schicht und etwas oberhalb der Beschickungsrutsche B. Eine solche
Anordnung bietet eine wirkungsvolle Isolation.
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Am Boden des Ofens befinden sich zwei Träger 18, die von Säulen
20 getragen werden und auf denen der Ofen so hoch über dem Boden ruht, daß
ein Ladekarren 30 auf Schienen 32 hin und her bewegt werden kann, um den zu erneuernden
Sand 28 zu befördern. Die Reinigungsklappen 26 werden durch hydraulische Zylinder
und Kolben 24 betätigt, die an Widerlagern 23 befestigt sind (s. auch F i g. 6).
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Nach F i g. 1, 2, 5 und 7 besteht die Auslaßanordnung F für die Schlacke
aus mindestens einem, vorzugsweise jedoch zwei Auslässen 56 und einer Verlängerung
34, die an ihnen befestigt ist, um die Schlacke in einen Abschrecktank 36 zu leiten.
Ab und zu wird dem Abschrecktank Aufbereitungswasser zugeführt, das im Kreislauf
über eine Pumpe 38 durch Leitungen 40 und 42 der ständig benetzten Abdeckung 48,
und zwar der Auffangfläche 44 am offenen Schachtende, zugeführt wird und von da
aus über den Rücklauf 50 der benetzten Abdeckung und die Rückführungsleitung 52
bei 54 in das Abzugsrohr 34 strömt. Die Abdeckung 44 des Ofens ist von einem Sieb
46 für Flugasche umgeben, das Partikeln größerer Abmessung in den Ofen zurückführt.
Mit der benetzten Abdeckanordnung wird eine sehr einfache, billige und wirkungsvolle
Möglichkeit zur Verhinderung der Luftverschmutzung geschaffen. Das Abschrecksystem
granuliert die geschmolzenen Rückstände.
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Den vollen Schachtdurchmesser einnehmende Reinigungsklappen 26 und
ein zusätzlicher Auslauf für Schlacke sind für den Fall vorgesehen, daß die Temperatur
der Schlacke aus irgendwelchen Gründen absinkt, so daß die Schlacke in dem für den
Betrieb vorgesehenen Auslauf erstarrt und diesen verstopft. In diesem Fall kann
der zweite Auslauf geöffnet werden, wenn die richtigen Temperaturen wieder erreicht
sind. Der verstopfte Auslauf kann dann wieder freigelegt werden, ohne daß die Feuerung
stillgelegt werden muß.
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F i g. 1, 3, 6, 7 und 8 zeigen in verschiedenen Ansichten die Einrichtung
zur jeweils unabhängigen Zufuhr von Luft mittels der Windkanäle E1 und E2 in einer
oder mehreren Höhen der Verbrennungszone. Die unteren Lufteinlässe umfassen eine
bzw. je nach Anforderung mehrere Reihen versetzt angeordneter Windkanäle b zur Zuführung
von Verbrennungsluft zur Brennstoffschicht, in der die Zündung des von außen zugeführten
Brennstoffs stattfindet. Die oberen Lufteinlässe, die ebenfalls aus einer oder mehreren
Reihen von Windkanälen c und d bestehen können, liefern die Verbrennungsluft für
den Abbau von Stoffen, wie Abfälle, Müll, Klärschlamm, die dem Verbrennungsofen
zugeführt werden. Hierdurch kann über die Zuführung von Verbrennungsluft eine sehr
genaue Steuerung der Verbrennung im Verbrennungsofen erfolgen und damit die gesamte
Verbrennung erheblich verbilligt werden, da die Verbrennungsintensität steuerbar
ist und ferner der Heizwert des Abfalls zusätzlich zum Heizwert der ursprünglichen
Brennstoffschicht zur Wirkung kommt. Der organische Abfall, der dem Schacht über
die Rutsche B zugeführt wird, ruht auf dem oberen Teil der Verbrennungszone und
wird durch die gesteuerte Zuführung von Luft, gegebenenfalls mit Zusatz von Sauerstoff,
bei erhöhter Temperatur vollständig abgebaut. Durch die in F i g. 1 symbolisch dargestellten
Größenunterschiede der Gebläse G l, G2, der Leitungen Hl, H2 und der
Windkästen El, E2 sowie die unterschiedliche Anzahl der Düsen b, c, d in
den Windkästen E1, E2 sollen die unterschiedliche Steuerung des Drucks und des Volumens
des in die verschiedenen Verbrennungszonen in verschiedenen Höhen des Schachtes
eingeleiteten Verbrennungsgases andeuten. Es wurde gefunden, daß unter diesen Umständen
eine erhöhte Wirtschaftlichkeit, d. h. ein verminderter Brennstoffanteil von 1:40
bis 1:50 gegenüber einem Brennstoffanteil von 1: 25 bei bekannten Müllverbrennungsanlagen,
erreicht werden konnte. Außerdem konnte die Durchsatzmenge bei der Verbrennung von
5 t je Stunde auf über 21 t je Stunde erhöht werden.
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In F i g. 1 sind außerdem Windkanäle gezeigt, bei denen die Achse
bis zu 10° gegen die Horizontale abwärts geneigt und tangential in den Schacht C
gerichtet ist. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß die Verbrennungsluft unterhalb
der Schichten von Brennstoff und Müll in den Schacht gelangt, und zwar unter Verwirbelung,
Turbulenz und Drehung, wobei Kräfte auf den Brennstoff und den Müll im Schacht ausgeübt
werden. Dies fördert eine bessere Verbrennung und erhöht die Durchströmungszeit
der Luft und damit die Verbrennungsdauer.
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F i g. 6, 7 und 8 zeigen die versetzte und tangentiale
Anordnung
der Windkanäle. Die Windkanäle a, b
und c sind geneigt und können daher nicht
als Beobachtungsöffnungen dienen. Die Winkelverschiebungen der Anordnungen
b, c und d gegeneinander können beispielsweise etwa 60° betragen.
Die Beobachtungsöffnung in Höhe der Windkanäle b ist mit bi,
in Höhe
der Windkanäle c mit ci und in Höhe der Windkanäle d mit di bezeichnet.
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F i g. 7 und 8 veranschaulichen die zusätzliche Einbringung von Sauerstoff
für den Fall, daß es erwünscht oder notwendig wäre, die Durchsatzmenge bei der Verbrennung
oder die Verbrennungstemperatur beispielsweise von 1370 auf 1870° C zu erhöhen.
Ein Sauerstoffverteiler 58 ist an Nebenleitungen 60 angeschlossen, die den Verteiler
mit den Windkanälen der Ebene b verbinden, wobei sie zurückgebogene Teile 62 tragen.
Das Ende 64 der Sauerstoffleitungen soll sich über etwa ein Drittel der Windkanallänge
erstrecken.
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Die Größe eines Verbrennungsofens gemäß der Erfindung kann unterschiedlich
sein entsprechend der gewünschten Kapazität, wobei eine mittelgroße Anlage etwa
300 t je 24 Stunden verarbeiten kann. Ein derartiger Schachtofen hat einen Innendurchmesser
von etwa 1,5 m und einen Außendurchmesser von etwa 2,10 m. Die Schichthöhe beträgt
rund 17,5 m, wobei die Rutsche etwa 6 m oberhalb der Grundfläche bzw. ein Drittel
der Gesamtlänge über dem Boden liegt. Die Zuführung zur Rutsche B kann kontinuierlich
über ein Förderband vorgenommen werden, wobei die Rutsche groß genug ist, um z.
B. Kühlschränke, Öfen und jede Art organischen und anorganischen Mülls aufzunehmen.
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Das Betreiben eines solchen Ofens geht folgendermaßen vor sich: Hochofenkoks
oder anderes Brennmaterial wird über die Rutsche B auf den Sandboden des Ofens bis
zu einer Höhe von etwa 3,60 m aufgeschüttet, ein Kerosin- oder Gasbrenner durch
den Schlackenabfluß 56 eingeführt und das Gebläse G1 in Betrieb gesetzt, um Luft
und/oder Sauerstoff zur Zündung des Kokses einzublasen. Es dauert etwa 30 bis 40
Minuten, um die Temperatur am Ofenboden von 1370 auf 1870° C, vorzugsweise über
1480° C, zu erhöhen. Darauf wird mit der Förderung von Abfall über die Rutsche begonnen,
jedoch mit niedrigerer Arbeitsgeschwindigkeit als im Normalbetrieb, um eine geeignete
niedrige Füllung des Ofengrundes über dem Koks zu erreichen. Anschließend wird das
Gebläse G2 in Betrieb gesetzt, wobei beide Gebläse G1 und G2 mit Drehzahlen laufen,
die über elektrische Instrumente gesteuert werden, die so ausgelegt sind, daß sie
automatisch die Zufuhr von Luft und/oder Sauerstoff steigern, sobald ein Abfallen
der Ofentemperatur angezeigt wird. Wenn die Temperatur im Schacht auf Grund mangelnder
Müllzufuhr oder Kokszufuhr unter die erforderliche Betriebstemperatur fällt, wird
Sauerstoff durch die Windkanäle im unteren Teil des Bodens entweder auf der Höhe
E1 oder E2 oder auf beiden eingeblasen, um ein »Einfrieren« des Ofens zu vermeiden.
Wenn die Beschickung durch die Rutsche B aus vorwiegend anorganischem Material besteht,
wird eine zusätzliche abgemessene Zuführung von Koks über die Rutsche vorgenommen,
jedoch nach einer bestimmten Zeit wieder abgestellt. Sobald die Ofentemperatur über
die erforderliche Temperatur steigt, wird die Menge der zugeführten Luft oder des
zugeführten Sauerstoffs automatisch vermindert.
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Verläuft die Verbrennung bei kontrollierter hoher Temperatur, so sind
die aus dem oberen Teil des Ofens entweichenden Gase unsichtbar, d. h. rauchlos.
Kleine unsichtbare Staubpartikeln werden an der benetzten Abdeckung von dem zugeführten
Wasser aufgenommen, das anschließend dem Abschrecktank 36 über die Leitung 50 zugeführt
wird, woraufhin es ständig im Kreislauf von der Pumpe 38 durch die Rohre
40, 42 über die Ablenkfläche 44 gefördert wird. Die geruchfreien Verbrennungsgase
ohne sichtbare Staubpartikeln können durch das Sieb 36 in die Atmosphäre entweichen.
Die Endrückstände sind nicht nur mengenmäßig sehr gering im Vergleich mit den Rückständen
bekannter Verbrennungsanlagen für städtischen Müll, sondern sie werden auch in völlig
inerte anorganische Materialien verwandelt, die bei einer Ablagerung auf der Erde
keinerlei Verunreinigungen in irgendwelchen nahe gelegenen Wassereinzugsgebieten
hervorrufen.