DE1776258A1

DE1776258A1 - Verfahren zur schmelzverbrennung von abfallstoffen und/oder geringerwertigen brennstoffen

Info

Publication number: DE1776258A1
Application number: DE19671776258
Authority: DE
Inventors: Gerhard Steen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-02-24
Filing date: 1967-02-24
Publication date: 1975-05-07
Also published as: DE1776258B2

Description

DiPL.-CHEM. dr. HARALD STACH 1 776258

PATENTANWALT

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2 HAMBURG 1 · A D E N AU E R A LL E E 30 . TE LE FO Ν^ί**ήΕ3ί4 45 23

Aktenzeichen: P 1? 76 258.2-13
Anmelder: Gerhard Steen, Hamburg

Verfahren zur Schmelzverbrennung von Abfallstoffen und/oder geringerwertigen Brennstoffen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schmelzverbrennung von im wesentlichen festen Abfallstoffen und/oder geringerwertigen Brennstoffen, bei welchem diese als seitliche Böschung in einen unter einer feuerfesten Abdeckung liegenden Verbrennungsraum nachrutschen, darin mit von oben zugeführter vorgewärmter Luft vollständig zu Rauchgas und flüssiger Schlacke verbrannt werden und aus dem Verbrennungsraum Abgas und flüssige Schlacke abgeführt werden.

Aus der französischen Patentschrift 1 389 ^70 ist ein Verbrennungsverfahren dieser Art bekannt, bei welchem die Verbrennung in einer Flammenkammer aus einem im wesentlichen zylindrischen Metallbehälter mit konisch zusammenlaufendem Boden und einer zentrischen Bodenöffnung sowie einem unter Bildung eines Ringschachtes in den Metallbehälter eingeführten Innenzylinder mit einem an dessen Unterseite angeordneten, konischen feuerfesten Deckel durchgeführt wird. Die Abfallstoffe werden mittels eines Brechzuteilers in den nach oben abgeschlossenen Ringschacht emgeführt, sinken darin unter Vortrocknung und Entgasung abwärts und bilden in der Flammenkammer eine nach innen abfallende Ringböschung, die den Metallbehälter gegen die Strahlungswärme schützt. In den von der Ringböschung umschlossenen Hohlraum wird durch den Innenzylinder und die Umfangswand des Metallbehälters vorgewämte Luft eingeblasen. Die bei der Verbrennung der Abfallstoffe in der Flammenkammer ent-

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ORIGINAL INSPECTED

stehende flüssige Schlacke strü: *- zusammen mit dem Rauchgas durch die zentrische BodenöffiJ- ·# ab. Das Ausbrennen des Rauchgases erfolgt in einer Nac'!verbrennungskammer. Diese vorbekannte Arbeitsweise erfordert jedoch eine Vorzerkleinerung der in den Ringschacht einzuführenden Abfallstoffe und hat den Nachteil, daß einerseits das Feuer aus der unter Überdruck stehenden Flammenkanimer leicht in den Ringschacht vordringt und andererseits die Flamme in der in ihren Abmessungen durch den-Böschungswinkel der Ringböschung und die Kapazität festgelegten Flammenkatnmer nicht ausbrennen kann, so daß ein ^ erheblicher Teil der Verbrennungswärme erst hinter der Bodenöffnung außerhalb der Flammenkammer frei wird und in dieser wegen unzureichender Fließfähigkeit der Schlacke Verstopfungen eintreten.

Aus der deutschen Patentschrift 195 ^63 ist ferner ein gemauerter Doppelschachtofen zur Verbrennung von Abfallstoffen bekannt, bei welchem diese in einer zwischen den beiden rostlosen Ofenschächten unter einer durch die schrägen Schachtwände gebildeten, dachähnlichen Deckwand angeordneten Feuerkammer verbrannt werden, wobei das Rauchgas durch Rauchgasöffnungen abströmt, die seitlich zwischen den schrägen Schachtwänden angeordnet sind. P Die Abfallstoffe werden über einen Meßbehälter mit umschalt bar en Klappen in die Ofenschächte eingefüllt. Der Ofenboden ist seitlich nach außen geneigt ausgebildet, damit die etwa auftretende flüssige Schlacke durch Schlackenabstiche entfernt werden kann· Die Verbrennungsluft wird ohne Vorwärmung von außen in den Ofen eingeblasen und gelangt seitlich durch die aufgeschütteten Abfallstoffe hindurch in die Feuerkammer. Unter diesen Bedingungen können jedoch nicht die zu einer vollständigen Verbrennung zu Rauchgas und flüssiger Schlacke erforderlichen Temperaturen von 13OO bis 16OO C erreicht werden· Darüber hinaus ist auch hierbei eine Vorzerkleinerung der Abfallstoffe erforderlich,

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ORIGINAL INSPECTEÖ

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren zur Schmelzverbrennung der eingangs genannten Art zu schaffen, das auf besonders einfache, unaufwendige Veise, ohne Vorzerkleinerung oder Vorsortierung und unabhängig von Schwankungen des Heizwertes eine vollständige Schmelzverbrennung zu Rauchgas und flüssiger Schlacke ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren zur Schmelzverbrennung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß man die Verbrennungsstoffe an einer freitragenden Abdeckung unter Bildung eines langge-

streckten, seitlich nur durch die Verbrennungsstoffe abgeschlossenen Verbrennungshohlraumes frei anhäuft, den Druck im Verbrennungshohlraum unter dem Druck oberhalb der Verbrennungsstoffe hält, die Abgase an einer Schmalseite des Verbrennungshohlraumes abzieht und die flüssige Schlacke an einer Schmalseite des Verbrennungshohlraumes ablaufen läßt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die vorgewärmte Luft seitlich in die Böschung der Verbrennungsstoffe hineingeblasen. Zweckmäßig wird die Luft durch ¥ärmetausch mit den Abgasen vorgewärmt. Die Verbrennungsstoffe können ferner seitlich in Richtung auf den Verbrennungehohlraum nachgeschoben werden.

Während bei den bisher in der Praxis üblichen Verbrennungsverfahren unter Verwendung von mit Rosten und beweglichen Vorrichtungen zur Schlackenentfernung versehenen Öfen bei hohem Heizwert die Gefahr eines Verbrennens der Roste besteht, bei zu niedrigem Heizwert das Feuer leicht ausgeht, die bewegten Teile durch die ständige Berührung dureh mit den wie Schmirgel wirkenden Müll- und Schlackenteilen starkem Verschleiß ausgesetzt sind und das eingangs erwähnte, mit einer Flaminenkammer arbeitende Verfahren wegen der komplizierten Konstruktion und der erforderlichen Vorzerkleinerung aufwendig und in der Praxis sehr störungsanfällig ist, wird beim erfindungsgemäßen Verfallen auf sehr einfache Veise ohne das Erfordernis eines

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allseitig geschlossenen Ofens und ohne Vorzerkleinerung eine vollständige Schmelzverbrennung auch sehr inhomogener Abfallstoffe, wie beispielsweise Müll ermöglicht, wobei die Verbrennungsstoffe selbst die sonst erforderlichen, teuren, feuerfesten Ausmauerungen weitgehend ersetzen, so daß eine sehr viel wirtschaftlichere Verbrennung auch sehr großer Mengen Abfallstoffe erreicht wird. Bein Anhäufen der Verbrennungsstoffe an der Abdeckung bildet •ich unter dieser von selbst ein langgestreckter Verbrennungehohlraum, der seitlich nur durch die angehäufte Schicht der Verbrennungsstoffe selbst abgeschlossen ist· Im Verbrennungshohlraum werden die Verbrennungsstoffe mit der von oben seitlich auswärts in die Böschungen hineingeblasenen, je nach den Anforderungen auf Temperaturen bis zu 900 C vorgewärmten Luft bei einen sehr geringen Luftüberschuß von ns1,1 bis 1,2 verbrannt, wobei Temperaturen von etwa 16OO C oder darüber erreicht werden· Xn den langgestreckten Verbrennungshohlraum kann die Flamme im wesentlichen vollständig ausbrennen, so daß die Verbrennungswärme im Verbrennungshohlraum selbst frei wird und eine hinreichende Verflüssigung der Schlacke sicherstellt·

Im folgenden wird «ine bevorzugte Ausfürhungsform des erfindungsgemäßen Verfahrene unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Ss zeigen:

Fig. 1 «inen schematischen Längsschnitt durch eine Müllverbr«nnungs einri chtung,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie H-II der Fig·1 und

Fig. 3 «inen vergrößerten Querschnitt durch den Verbrennungshohlraum·

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Müll-Verbrennungseinrichtung weist mehrere in horizontalen Abständen parallel zueinander in einem Abstand über dem Boden 1 eines nach

oben offenen Bunkerraumes freitragend angeordnete

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langgestreckte Träger 2 auf. Oberhalb der Träger 2 sind an beiden Längsseiten des Bunderraumes Rampen 10 für Müllfahrzeuge angeordnet. Jede Rampe 18 besitzt zwei Fahrspuren, von denen die jeweils in Fahrtrichtung rechte Spur als Fahr- und Überholspur dient, während die linke Spur als Müllkippspur benutzt wird. Mittels eines Schieberfahrzeuges wird der von den Müllfahrzeugen auf die Müllkippspur abgekippte Müll in den Bunkerraum geschoben und an und über den langgestreckten Trägern 2 aufgeschüttet.

Wie Fig. 3 zeigt, sind die aus Stahlbeton bestehenden Träger 2im Querschnitt im wesentlichen dreieckig ausgebildet und zum Schutz gegen Überhitzung mit eingebetteten Kühlrohren 5 versehen, die gleichzeitig zur Aufnahme von Zugspannungen dienen. Xm Inneren des Trägers 2 ist eine durchgehende Luftverteilungskammer 3 angeordnet, die durch eine den Träger 2 unterseitig abschließende Trennwand 6 vom Verbrennungshohlraum getrennt ist, Zw Schute gegen Überhitzung sind in der Trennwand 6 ebenfalls Kühlrohre 5 angeordnet, die Teil einer Keaselanlage (Speisewasservorwärmer) sein können. In der Trennwand 6 sind seitlich gegen die Böschung der Abfallstoffe gerichtet· Düsen k angeordnet, durch weiche die vorgewärmte Luft seitlich in den Böschungswinkel des Mülls hineingeblasen wird.

Der unter dem Träger 2 zwischen den Böschungen des Mülls gebildete Verbrennungshohlraum steht über eine Rauchgasöffnung 8 mit einem Schornstein 11 in Verbindung, der nicht dargestellte Vorwärmkanäle enthält, in weiche durch einen Zulüfter Luft eingeführt wird. Diese wird nach Wärmeaustausch mit den heißen Rauchgasen über eine Zuluftöffnung in die Luftverteilungskammer 3 und von dort durch die Düsen ^t in den Verbrennungshohlraum geleitet. Bei der' tiarin herrschenden hohen Temperatur von otwn.

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BAD ORIGINAL

16OO°C schmelzen die Verbrennungerückatande und die feuerflüssige Schlacke fließt auf dem zur Mitte hin geneigten Boden 1 zusammen und über eine Abflußöffnung 9 ab.

Am Boden 1 sind jeweils zwischen den benachbarten Trägern 2 Müllschieber 13 angeordnet, die nach oben durch eine Abdeckung geschützt sind und durch nicht dargestellte hydraulische Vorrichtungen hin- und herbewegt werden, um das Nachrutachen des Mülle zu unterstützen· Die unter den Trägern 2 liegenden Verbrennungshohlräume sind über zugehörige RauchgasÖffnungen 8 und einen gemeinsamen Rauchgaskanal 10 mit dem Unterteil des Schornsteins 11 verbunden. Die Luftverteilungskammer 3 und der Hohlraum können durch nicht dargestellte Schieber getrennt voneinander vom Schornsteta 11 abgesperrt werden. Eine derartige Absperrung wird insbesondere dann vorgenommen, wenn der betreffende Hohlraum außer Betrieb genommen werden soll·

Der Boden 1 besteht aus einer Schicht au· feuerfestem Material oder einfach au* hitzebeständig«« Schüttgut.

Zur Temperaturregelung sowie zum schnelleren Anfahren kann Sauerstoff in die Luftverteilungekammer 3 eingeblas en werden.

In dem als Zyklon wirkenden unteren Teil des Schornsteines 11 wird im Rauchgas mitgeführte Flugasche ausgeschieden. Dabei kann den Rauchgasen je nach Bedarf Brennstoff oder sauerstoffhaltiges Gas zugeführt werden um eine gute Verbrennung, d.h. einen Luftüberschuß von η β 1,1 bis 1,2 zu erreichen, oder den als Wärmetauscher dienenden Schornstein vor der Inbetriebnahme anzuheizen.

Die durch den Zulüfter in einen aufsteigenden Vorwärmkanal des Schornsteins eingeführte, am oberen Ende in einen absteigenden Vorwärmkanal umgelenkte Zuluft kann

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BAD ORIGJNAL

aus dem Bunkerraum abgezogen werden, um dort eine erträgliche Atmosphäre zu schaffen und ein Austreten von Staub oder die Umgebung belästigenden Stoffen zu verhindern. Wenn der Bunkerraum in einer geschlossenen Halle mit offenen Zu- und Abfahrten für die Müllfahrzeuge angeordnet ist, wird ein einwärts gerichteter Luftzug erzeugt. Ein Teil der Zuluft kann auch aus dem Raum abgezogen werden, in welchem die flüssige Schlacke abkühlt. Hierdurch wird dort ebenfalls eine Verbesserung der Atmosphäre erzielt und außerdem eine nicht unerhebliche Wärmeenergie (etwa 250 kcal/kg Müll oder 625 kcal/kg Schlacke) zurückgewonnen .

Da bei der Verbrennung von Müll mit einem unteren Heizwert von 1600 kcal/kg wesentlich mehr Värme entsteht, als zur Einachmelzung der Schlacke erforderlich ist, kann ein erheblicher Teil der Wärme aar Dampferzeugung benutzt werden. Hierzu können im Schornstein 11 entsprechende Siederohre angeordnet werden, die, ebenso wie die im Träger 2 eingebauten Kühlrohre 5» Teil einer Kesselanlage sein können.

Zur Reinigung der Rauchgase kann der Schornstein 11 in üblicher Weise mit einem Elektrofilter ausgerüstet sein. Zum Absaugen des Rauchgases aus dem Hohlraum ist im Schornstein 11 ein nicht dargestelltes Saugzuggebläse angeordnet, das zweckmäßig im oberen Teil des Schornsteines 11 im noch etwa 200⁰C heißen Rauchgasstrom hängt und über gleichzeitig zur Befestigung dienende Kühlrohre mit Luft gekühlt wird.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es zur Unterbindung eines Durechlagens des Feuers nach oben wesentlich, daß immer eine genügend starke Müllschicht (mindestens h mtr.) über den Hohlräumen liegt. Vor Inbetriebnahme wird daher der Bunkerraum von vorn beginnend so aufgefüllt, daß der

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Müll - abgesehen vom allerersten Müll - immer nur auf anderen Müll herunterfällt und Beschädigungen der Träger 2 und der Müllschieber 13 vermieden werden.

Nach dem Auffüllen des Bunkerraumes wird der als Wärmetauscher dienende Schornstein 11 durch Zuführung von Brennstoff und Sauerstoff aufgeheizt. Nach Eirreichen der Betriebstemperatur im Schornstein 11 werden der Zulüfter und das Saugzuggebläse zunächst auf geringen Durchsetz eingeschaltet und gleichzeitig ein Hohlraum geöffnet, so daß in diesem die Verbrennung beginnt. Um rasch auf die zum Schmelzen der Schlacke erforderliche hohe Verbrennungstemperatur zu kommen, kann zur Unterstützung zusätzlich Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft über die Luftverteilungskammer 3 in den Hohlraum eingeblasen werden. Nachdem im ersten Hohlraum die Betriebsbedingungen erreicht sind, werden nachfolgend unter stufenweiser Leistungserhöhung des Zulüfters und des Saugzuggebläses die weiteren Hohlräume in Betrieb genommen.

Wenn alle Hohlräume ihre Betriebstemperatur von etwa 16OO°C erreicht haben, werden Sauerstoff- und Brennstoffzuführung auf Automatik geschaltet, sowei unter selbsttätiger Kontrolle der Rauchgaszusammensetzung je nach Bedarf Sauerstoff oder Brennstoff zugeführt werden, so daß eine Verbrennung mit einem Luftüberschuß von η β 1,1 bis 1,2 erreicht wird.

Die im Hohlraum anfallende feuerflüssige Schlacke wird von Zeit zu Zeit oder kontinuierlich über die Abflußöffnung 9 abgezogen. Die mit dem Rauchgas abgeführte Wärme wird durch Wärmetausch weitgehend auf die Zuluft übertragen und gelangt mit dieser in den Hohlraum zurück.

Wenn ein Hohlraum außer Betrieb genommen werden soll, wird zunächst die Zufuhr von Heißluft und Sauerstoff abgesperrt

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und die Rauchgasöffnung so weit geschlossen, daß die bei der zunächst noch hohen Temperatur eintretenden Nachvergasung entstehenden Rauchgase zum Rauchgaskanal K) entweichen können. Nach Beendigung der Nachvergasung wird die Rauchgasöffnung 8 ganz geschlossen und der Hohlraum gegebenenfalls vorübergehend mit Stickstoff oder Kohlendioxid befüllt. Wenn im Hohlraum die Temperatur auf Umgebungstemperatur abgesunken ist und mit Sicherheit kein Feuer mehr besteht oder glimmt, kann der Raum belüftet und betreten werden.

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Claims

DiPL.-CHEM. dr. HARALD STACH 1776258 (040)g 2 HAMBURG 1 ■ AD ENAU ER ALLEE 30 ■ T E LE FO N 3(OiDCqCXA 45 23 Aktenzeichen: P 17 76 258.2-13 Anmelder: Gerhard Steen PATENTANSPRÜCHE

1) Verfahren zur Schmelzverbrennung von im wesentlichen festen Abfallstoffen und/oder geringerwertigen Brennstoffen! bei welchem diese als seitliche Böschung-in einen unter einer feuerfesten Abdeckung liegenden Verbrennungsraum nachrutachen, darin mit von oben zugeführter vorgewärmter Luft vollständig zu Rauchgas und flüssiger Schlacke verbrannt werden und aus dem Verbrennungsraum Abgas und flüssige Schlacke abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) die Verbrennungsstoffe an einer freitragenden Abdeckung unter Bildung eines langgestreckten, seitlich nur durch die Verbrennungsstoffe abgeschlossenen Verbrennungshohlraumes frei anhäuft,

b) den Druck im Verbrennungshohlraum unter dem Druck oberhalb der Verbrennungsstoffe hält,

c) die abgase an einer Schmalseite des Verbrennungshohlraumes abzieht und

d) die flüssige Schlacke an einer Schmalseite des Verbrennungshohlraumes ablaufen läßt.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die vorgewärmte Luft seitlich in die Böschung der Verbrennungsstoffe hineinbläst.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Luft durch Wärmetausch mit den Abgasen vorwärmt .

h) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch ge-

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kennzeichnet, daß man die Verbrennungsstoffe seitlich in Richtung auf den Verbrennungshohlraum nachschiebt.

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