DE1601288C3 - Abfallverbrennungsofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Abfallverbrennungsofen mit zylindrischer Brennkammer, in die die Verbrennungsluft mit tangentialer Komponente im wesentlichen senkrecht zur Achse der zylindrischen Brennkammer einleitbar sind, mit einer Abfallzuführung, einem Abgas- und gegebenenfalls einem Ascheauslaß.

Es ist bereits ein Abfallverbrennungsofen der eingangs genannten Art bekannt, der lediglich der Verbrennung von leicht zu verbrennenden Stoffen, wie Holz- und Flachsabfällen dient. Derartig leicht zu verbrennende Bestandteile verbrennen verhältnismäßig vollständig, ohne daß zusätzliche konstruktive Aufwendüngen erforderlich sind (CH-PS 2 90 208).

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Abfallverbrennungsofen der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich zur Verbrennung von schwer verbrennbaren Stoffen eignet, wobei eine möglichst vollständige Verbrennung sichergestellt sein soll.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:

a) der Abfall ist über eine Aufgabeöffnung so in die Brennkammer einführbar, daß die Verbrennungsluft mindestens eines Teils der Lufteintrittsöffnungen direkt auf den Abfall auftrifft;

b) mindestens eine der Lufteintrittsöffnungen ist im ^: unteren Bereich der Brennkammer angeordnet; i

c) die Brennkammer ist axial länger als ihr Durchmes- j ser. j

Durch die Maßnahmen bei dem Verbrennungsofen nach der Erfindung werden bestimmte Luftströmungen erzeugt, durch die eine vollständige Verbrennung auch schwer verbrennbarer Stoffe erreicht wird, wodurch entsprechend wenig Verbrennungsrückstände entstehen. In dem Ofen nach der Erfindung wird ein Wirbel erzeugt, der in zwei Dimensionen zirkuliert. Zuerst findet eine Zirkulation um die Zylinderachse des Ofens statt und zweitens erfolgt eine Zirkulation um eine weitere Achse. Diese Wirbelbewegung, die als torusförmige Wirbelbewegung bezeichnet werden kann, stellt sicher, daß die Gase sich wirbeiförmig nach oben und nach unten bewegen. Hierdurch wird die Verweilzeit | der Verbrennungsgase in dem Ofen erhöht, da der Weg, J den die Gase zurücklegen müssen, sehr viel größer ist. Der Luftstrom bleibt lange genug in dem unteren Bereich des Ofens, um eine sogenannte Grenzschicht zu erzeugen, durch die die Verbrennungsbestandteile und die Luft mit Hilfe der Wirbelströmung konzentriert und geschichtet werden. Die verhältnismäßig große Länge des Ofens im Verhältnis zum Durchmesser beeinflußt ebenfalls die Verweilzeit in der gewünschten Weise.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Insbesondere kann der Ofen nach der Erfindung so aufgebaut sein, daß eine Leitung von einem Vorratsbehälter in die Lufteintrittsöffnung führt. Hierdurch treten die Flüssigkeit mit der unter Druck stehenden Luft zusammen in die Brennkammer ein, wodurch die vollständige Verbrennung ebenfalls unterstützt wird.

Der Abfallverbrennungsofen nach der Erfindung kann sowohl mit einer senkrechten als auch mit einer waagerechten zylindrischen Brennkammer ausgerüstet sein. Wie bereits angegeben eignet sich der Ofen zur Verbrennung der unterschiedlichsten Materialien, die flüssig und fest sein können. Als feste Stoffe kommen zum Beispiel Fahrzeugreifen in Frage.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert: Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Abfallverbrennungsofens nach der Erfindung mit aufrechtstehender zylindrischer Brennkammer,

Fig.2 eine Draufsicht auf die Brennkammer des Ofens der F ig. 1,

F i g. 3 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer Brennkammer,

F i g. 4 einen Schnitt gemäß der Linie A-A der F i g. 3.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 besteht der mit 1 bezeichnete Ofen aus einer Brennkammer 2, die aus feuerfesten Ziegeln gebaut ist, vorzugsweise aus feuerfesten Ziegeln, die einer Temperatur bis zu 1700° C standhalten. So wird eine im wesentlichen kreisförmige Kammer gebildet, die beispielsweise von der öffnung bis zum Boden der Kammer etwa 1,50 m hoch sein kann und einen Innendurchmesser von etwa 25 cm aufweisen kann. Die Kammer besitzt eine Lufteintrittsöffnung 4 für eine Rohrleitung, durch welche flüssiger Brennstoff und Verbrennungsluft in die Brennkammer gelangen.

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Wie aus F i g. 2 ersichtlich, ist die Lufteintrittsöffnung auf eine aus einer Reihe von feuerfesten Ziegeln gebildete Leitwand 2' gerichtet, die gekrümmt ist, damit der Luft/Brennstoff-Strom der Krümmung der Brennkammer folgt. Dadurch wird in der Brennkammer eine Turbulenz oder ein Wirbel erzeugt und die Verweilungszeit der Gase in der Brennkammer erhöht. Die Brennkammer ist von einer äußeren, zylindrischen Ziegeleinfassung umgeben, die eine geschlossene Wand 6 mit einer Höhe bildet, die etwas größer ist als die Höhe der Brennkammer/Oberhalb der Höhe der Brennkammer hat die Wand bei 7 öffnungen, wo die Ziege! lose angeordnet sind. Die äußere Einfassung trägt ein Dach 8, z. B. eine Metallplatte, und weist eine öffnung auf für das Rauchabzugsrohr 9, sowie eine Aufgabeöffnung 10 in Verlängerung mit der Lufteintrittsöffnung 4 für den Eintritt der Rohrleitung durch die äußere Einfassung. Die äußere Einfassung bildet einen ringförmigen Raum 12 zwischen sich und der Verbrennungskammer. Es sind, Einlaßrohre 13 vorgesehen, um Luft in den ringförmigen Raum im wesentlichen tangential zum Äußeren der Brennkammer einzulassen.

Der Ofen nach F i g. 1 und 2 verbrennt jede brennbare Flüssigkeit oder flüssigkeitsähnliche Substanz als Brennstoff; er ist insbesondere gut geeignet zur Verbrennung von gebrauchtem öl, z. B. verbrauchtem Motorenöl oder verbrauchtem Bohröl. Der Brennstoff wird von einem Vorratsbehälter 14 über einen Trichter 15 zugemessen. Brennstoff wird aus dem Vorratsbehälter mittels einer Pumpe 19 abgezogen. Der so abgezogene Brennstoff läuft durch eine Rohrleitung 22, von welcher ein Teil des entlangfließenden Brennstoffs von einer Rohrabzweigung 23 abgenommen wird, die in einer Düse 24 mit weiter Bohrung endet. Die Rohrleitung 22 mündet ebenfalls in den Vorratsbehälter, so daß ein kontinuierliches Zirkulieren und Umrühren des Brennstoffs im Vorratsbehälter stattfindet. Es ist in der Praxis wünschenswert, den Brennstoff immer in Bewegung zu halten, da sich sonst Verunreinigungen abscheiden können und der Verbrennung entgehen.

Der im Trichter 15 gesammelte Brennstoff läuft durch Schwerkraft eine Leitung 25 herunter, die in die Lufteintrittsöffnung 4 mündet, durch welche Luft mittels eines Kompressors 26 geblasen wird derart, daß der Brennstoff in den Luftstrom tropft und dadurch in die Brennkammer getragen wird. Der Brennstoff gelangt somit in einem Strom eingeblasener Luft in die Brennkammer.

Abgas aus der Verbrennungskammer gelangt in das Abgasrohr 9, welches axial in den Zentrifugalventilator 27 führt, dessen Ausgang mittels einer Rohrleitung 28 in ein Gebäude 29 geführt wird, wo Heizung benötigt wird.

Beim Betrieb der Anlage wird die Verbrennung in geeigneter Weise eingeleitet, z. B. dadurch, daß man einen Haufen glühender Kohlen auf den Boden der Brennkammer legt. Die heißen Verbrennungsgase, die aus der Mündung der Brennkammer kommen, bewirken den Zustrom von kalter Luft durch die Rohre 13 der äußeren Einfassung, worauf die kalte Luft aufwärts um die Verbrennungskammer zirkuliert und sich mit den abfließenden Verbrennungsgasen mischt. Weil die abfließenden Verbrennungsgase und die so eingeführte kalte Luft eine turbulente oder wirbelnde Bewegung haben, werden die abfließenden Verbrennungsgase wirkungsvoll mit der kalten Luft in dem Abzugsrohr gemischt. Infolgedessen ist die Temperatur des Gemisches am Eintritt in den Zentrifugalventilator etwa 130°C, d.h. eine Temperatur, die für den Ventilator harmlos ist. Dieser Einfluß zu dem Ventilator ist nur «in Teil, und weitere Kaltluft wird direkt angesogen und mit dem Abfluß aus dem Abgasrohr 9 gemischt, um eine Temperatur am Ausgang des Ventilators von etwa 60° zu erzeugen. Bei einem Versuch wurden etwa 9 l/h. verbrauchten Motorenöls mit einem Zusatz von Wasser von etwa 4,5 l/h benutzt, dabei trat das Gemisch aus Verbrennungsprodukten und kalter Luft aus dem Gasrohr 9 mit etwa 130⁰C in den Zentrifugalventilator

ίο ein, wobei das Abgasrohr einen Durchmesser von 45,7 cm aufwies. Der Zentrifugalventilator hatte eine Nennförderleistung von 481 m³/min und die Temperatur an seinem Ausgang war etwa 55°C.

Die Verbrennungsleistung des gezeigten Ofens kann durch Verändern der Größe der Abgasöffnung der Verbrennungskammer variiert werden, und das kann mittels eines im Abgasrohr 9 angeordneten Drosselklappenventils BFgeschehen, das im Umriß in Fig. 1 gezeigt ist. Je mehr das Ventil in eine senkrechte Stellung gebracht wird, desto geringer wird die Verbrennungsleistung der Brennkammer und umgekehrt.

Gemäß der Erfindung kann ein Ofen mit einer Brennkammer erstellt werden, die einen Abgasauslaß in deren Boden aufweist, der den einzigen Abgasauslaß der Brennkammer darstellt. Infolgedessen wird die Hitze auf den Boden gerichtet, und brennbares Material kann auf dem Boden ausgebreitet und dort verbrannt werden. In diesem Falle ist es jedoch wünschenswert, den Boden fortlaufend von der Asche zu räumen und das kann mittels eines nach den Fig.3 und 4 ausgebildeten Ofens erreicht werden. Der Ofen besteht aus einer domförmigen, zylindrischen Brennkammer 117 aus feuerfesten Ziegeln, die mit einer Schicht 118 aus Vermiculite und Gußzement isoliert und von einer äußeren Metallhülle 119 umgeben ist. Der Ofen weist ferner Lufteintrittsöffnungen 120 auf, durch die Gebläseluft auf Abschnittslinien in die Brennkammer gerichtet wird; ferner ist eine Aufgabeöffnung 121 und eine Zuführvorrichtung 122 für die Zufuhr von brennbarem Material vorgesehen. Der Boden 123 der Verbrennungskammer ist getrennt von dem domförmigen, zylindrischen Teil gebildet und auf Rollen 124 gelagert, so daß er drehbar ist. Zu diesem Zweck kann der Boden mittels eines Ritzels (nicht gezeigt), das in einen Zahnkranz 125 am äußeren Umfang des drehbaren Bodens eingreift, angetrieben werden. In F i g. 3 ist ein Sandverschluß 126 gezeigt, der zwischen dem Boden und dem Oberteil der Brennkammer vorgesehen ist, obwohl der Ofen praktisch auch zufriedenstellend ohne diesen Verschluß betrieben werden kann. Der Boden besitzt einen zentralen Abgasauslaß 127 und ist tellerförmig ausgebildet, so daß eine leichte Neigung von seinem Umfang zur zentralen Abzugsöffnung gegeben ist. In dem tellerförmigen Teil des Bodens sind Rillen 128 vorgesehen, die eine Krümmung in Bewegungsrichtung, wie durch den Pfeil R (Fig.4) angedeutet ist, aufweisen. Es ist gefunden worden, daß auf dem Boden brennendes Material zum Anhalten neigt, wenn es mit der zylindrischen Wand der Verbrennungskammer in Berührung kommt und infolgedessen wird Asche entlang der Rillen in Richtung auf die zentrale öffnung gestoßen. Deshalb reinigt der Boden sich selbst. Die öffnung für das brennbare Material ist mit einem Einlaß 129 für Gebläseluft versehen, wie schon oben in Verbindung mit dem Abfallverbrennungsofen beschrieben wurde, und da die Verbrennung auf dem drehbaren Boden sowie innerhalb

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der Brennkammer an der öffnung schnell stattfindet, kann eine schnellere Zufuhr brennbaren Materials erreicht werden. Die durch die zentrale öffnung fallende Asche gelangt in ein Wasserlöschbecken 130, und die Abgase ziehen durch ein Abgasrohr 131 ab.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

16 Ol Patentansprüche:

1. Abfallverbrennungsofen mit zylindrischer Brennkammer in die die Verbrennungsluft mit tangentialer Komponente im wesentlichen senkrecht zur Achse der zylindrischen Brennkammer einleitbar sind, mit einer Abfallzuführung, mit einem Abgas- und gegebenenfalls einem Ascheauslaß, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) der Abfall ist über eine Aufgabeöffnung (10,44, 121) so in die Brennkammer (2, 40, 117) einführbar, daß die Verbrennungsluft mindestens eines Teils der Lufteintrittsöffnungen (4, 53,54,120) direkt auf den Abfall auftrifft;

b) mindestens eine der Lufteintrittsöffnungen (4, 129) ist im unteren Bereich der Brennkammer angeordnet;

c) die Brennkammer ist axial langer als ihr Durchmesser.

2. Abfallverbrennungsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgabeöffnung (10, 44, 121) für den Abfall im unteren Bereich der Brennkammer angeordnet ist.

3. Abfallverbrennungsofen nach Anspruch 1, insbesondere zur Verbrennung von flüssigen Abfallstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (25) von einem Vorratsbehälter (14) in die Lufteintrittsöffnung (4) führt.

4. Abfallverbrennungsofen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teilboden (123) der Brennkammer (117) drehbar ausgebildet ist.

5. Abfallverbrennungsofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Teilboden (123) der Brennkammer (117) mit einer Einrichtung (128) ausgerüstet ist, durch die feste Verbrennungsprodukte einem mittleren Ascheauslaß (127) durch die Drehung zuführbar sind.

6. Abfallverbrennungsofen nach einem der Ansprüche 1, 2, 3,4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (117) einen Abgasauslaß (127) im Boden aufweist.

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