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Verfahren und Einrichtung zur Abfallbeseitigung Diese Erfindung betrifft
ein Verfahren und eine Einrichtung zur Beseitigung wen Abfallmaterial, insbesondere
ein solches Verfahren und Gerät
worin eine vollständige Umwandlung
einer variablen Mischung aus organischem und anorganischem Großstadtabfall mittels
der Gasreaktion eines parziellen Uxydationsgeneraturs in einen vollständig oxydierten
Zustand und eine nachfolgende Oxydationskammer vorgesehen ist welche den Uxydationsprozeß
vervollständigt. Die anfängliche Reaktion tritt bei einer genügend hohen Temperatur
ein, sodaß der anorganische Gehalt d-er Füllungsmaterialien in eine neutrale geschmolzene
masse umgewandelt weitgehend in Volumen und Form reduziert wird und leicht zu beseitigen
ist, nachdem er aus dem Gefäß ausgeflossen ist und Umgebungstemperatur erreicht
hat. Die Anlage arbeitet bei der vollständigen Oxydation des Abfallmaterials mit
maximalem Wirkungsgrad und steht daruber hinaus einen zusätzlichen Vorteil vor,
indem der zweistufige Uxydationsprozeß wenn gewünscht dazu verwendet werden kann,
eine nützliche Energieabgabe zu schaffen.
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Die Beseitigung von Abfallmaterialien ist infolge der grossen Uerschiedenheit
und Menge des zu beseitigenden materials derzeit ein schwerwiegendes Problem, das
eine hochflexible Anlage erfordert, welche in ihrem Betrieb geeignet sein muss,
die beinahe grenzenlose Merschiedenartigkeit der Zusammsnsetzung und der menge des
Abfalls
zu begegnen, während gleichzeitig alle bestehenden und zu
erwartenden staatlichen Verordnungen und Forderungen bezüglich der Luft- und Wasserverunreinigungskontrolle
beachtet werden müssen.
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Die vorliegenden Erfindung kann zur Beseitigung von verschiedenartigstem
Abfall angepasst werden und erfordert ein minimum an Absonderung und Vorbereitung
des Abfalls, ungeachtet der prozentualen mischung der organischen und anorganischen
materialien. Es ist denkbar, daß unter bestimmten Bedingungen die anorganischen
Materialien, solche wie Eisenmetalle, Aluminiumfolien, Glasbehälter etc. einen hohen
Prozentsatz der -Füllung ausmachen könnten, der über die Fähigkeit des Brennstoffanteiles
hinausgeht, um die Füllung zu verschlacken oder zu schmelzen. In einem solchen Fall
wird zusätzlicher Brennstoff wie beispielsweise Kohle oder Koks von oben mit der
Füllung eingeführt oder es wird durch die Winddüsen am unteren Teil der Kammer Gas,
Kohle oder Ö1 eingeführt, um die Entwicklung der erforderlichen Atmosphäre und Temperatur
zum Schmelzen und Verschlacken der anorganischen materialien zu unterstützen.
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Der Zweck dieser Erfindung ist die vollständige Umwandlung von solchem
Abfall in gereinigte träge Gase als ein
Nebenprodukt des brennbaren
organischen Anteiles der Ladung zu erreichen, wobei der anorganische Teil zu kornförmigen
Feststoffen konzentriert sowie in seinem Volumen weitgehend vermindert wird und
leicht zu beseitigen ist. Dieses Ergebnis ist durch die Verwendung einer bisher
nicht erreichten Temperatur zustandegebracht worden und diese Temperatur kann durch
den regulierten Druck von Dampf gesteuert werden, um sowohl die Wassergasreaktionen
zu erhöhen, als auch die Temperatur zu steuern.
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Die moderne Technologie hat eine riesige, jedoch vorausgesehene menge
und Vielfalt von Abfallprodukten hervorgebracht und die vorliegende Erfindung soll
ein geeignetes Hilfsmittel zur schnellen und wirksamen Beseitigung dieser Abfallprodukte
bereitstellen, ungeachtet der Veränderungen der Zusammensetzung von Abfallprodukten,
die während des Betriebes der Anlage von Zeit zu Zeit eintreten. Infolge des grossen
Volumens der zu bearbeitenden Abfallmaterialien (besonders in Gegenden hoher Bevölkerungsdichte)
ist die im wesentlichen einzige verfügbare Art der Verarbeitung und Beseitigung
von Abfallmaterialien die Verbrennung, die Geländeauffüllung und das offene Schuttabladen.
Das bei Weitem wirksamste und erwünschteste
dieser Verfahren ist
die Hochtemperatur-Beseitigung, wenn sie derart ausgeführt werden kann, daß die
Produkte vollständig verbrannt werden. Der Grund, warum die Hochtemperatur-Beseitigung
nicht weitgehender eingeführt worden ist, besteht darin, daß die Abfallprodukte
oft nicht verbrennbare Bestandteile enthalten, welche sich der Verbrennung widersetzen
und die Leistungsfähigkeit dieses Verfahrens verhindert haben. Die Nebenprodukte
der Verbrennung sind schädliche Partikel, Rauch, Dämpfe und dergleichen, welche
zur Verunreinigung der Luft beitragen und viele Kommunalverwaltungen veranlasst
haben, die Abfallverbrennung zu verbieten.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, sowohl ein Verfahren
als auch eine Anlage zur Beseitigung von Abfallmaterialien zu schaffen, worin die
erwähnten zur bekannten Art der Verbrennungsbeseitigung gehorigen Nachteile im wesentlichen
vollständig ausgeschaltet sind, sowie ein Wochtemperatur-Beseitigungsverfahren die
automatische Trennung der nicht verbrennbaren Xetall- und Glasprodukte als geschmolzene
Materialien bewirkt, welche zur Beseitigung getrennt aus der Anlage entnommen werden,
sodaß die Anwesenheit solcher materialien die Umwandlung
der organischen
Produkte in einen vollständig oxydierten Zustand in keiner Weise verhindert.
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Dabei werden die anorganischen Produkte geschmolzen amunteren Teil
des Brennofens gesammelt und abgelassen, um getrennt von den organischen Produkten
beseitigt zu werden, wobei ihr Volumen zur leichteren Beseitigung stark vermindert
ist, sowie der Wärmegehalt des Abfallmaterials bei der Verbrennung während des Verfahrens
nutzanbringend ruckgewinnbar ist. Die Hochtemperatur-Verbrennung hat sich ferner
durch eine vollständige Beseitigung von schädlichen oder giftigen Nebenprodukten
wie beispielsweise Dämpfe, Flugasche und andere materialien an der Stelle des Austrittes
in die Atmosphäre auszuzeichnen, wobei die Anlage mit einem minimum an Überwachung
kontinuierlich betrieben werden kann und bezüglich des Gehaltes der Abfallprodukte
nicht kritisch ist, welche der Anlage entweder kontinuierlich oder halbkontinuierlich
zugeführt werden.
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Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann auch mit Dampf zur Steuerung
der in der Anlage erreichten hohen Temperaturen verwendet werden, wobei der Dampf
mit den kohlenstoffhaltigen materialien reagiert, um eine
Wassergasfraktion
zu erzeugen, die in der sekundären Verbrennungskammer zur Herstellung nützlicher
thermischer Energie verwendbar ist0 Foglich wird sowohl eine gesteuerte Kühlung,
als auch die Erzeugung nutzbarer Gase bewirkt.
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Die Anwesenheit von Metallen, Glas und schwer zu verbrennenden Produkten
verursachte früher eine Klumpenbildung der Füllung und ein folgliches Verstopfen
der Abfallbeseitigungsanlage. Darüberhinaus besteht noch immer das Problem der Beseitigung
dieser Materialien, Die vorliegende Erfindung vermindert durch Schmelzen der nicht
brennbaren metalle und Nichtmetalle deren Volumen, um dadurch separiert und leichter
beseitigung zu finden.
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Das beschriebene Verfahren ist besonders vorteilhaft für kommunalemubeseitigungsanlagen,
bei denen die Haushalte nicht mehr metalle von müll- oder anderen Abfallprodukten
trennen müssen, sonderen ohne Unterschied jedes beliebige Produkt abladen können
und die Anlage jede mögliche Kombination von brennbaren und nicht brennbaren Produkten
aunehmen kann.
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In den beiliegenden Zeichnungen zeigt:
Figur 1 eine
schematische Darstellung einer Abfallbeseitigungsanlage gemäss der vorliegenden
Erfindung; Figur 2 eine ausführliche vergrösserte, teilweise geschnittene Ansicht
der Anlage, die einen Schmelzofen darstellt, welchem Abfall zugeführt wird und dem
eine sekundäre Verbrennungskammer zusammen mit den zugehörigen Steuervorrichtungen
folgt und Figur 3 eine ausführliche, vergrösserte Ansicht des Teiles der Anlage,
die jenem in Fig. 2 dargestellten Teil folgt und veranschaulicht einen Abhitzekessel,
ein Abgasgebläse und einen sich daran anschliessenden Gasreiniger wieder mit den
nötigen Steuervorrichtungen.
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Die in Figur 1 der Zeichnungen dargestellte Anlage lo der vorliegenden
Erfindung umfasst einen vertikalen Schachtverbrennungsofen, der allgemein mit dem
Bezugszeichen 12 bezeichnet wird. Ein Luftgebläse 14 mit einer Einlassleitung 15
und einem Einlassventil 17 versorgt
eine Leitung 16 mit Luft, wobei
sich die Leitung 16 in eine Zweigleitung 18 und eine zweite Zweigleitung 26 teilt.
Die erste Zweigleitung 18 enthält ein Verbrennungs- Steuerventil 22 und versorgt
eine Verbrennungsvorrichtung 20 mit Verbrennungsluft.
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Die Zweigleitung 26 führt Verfahrensluft, welche durch ein Ventil
21 eine messverengung 19 und dann in einen Wärmetauscher 22 strömt. Eine Auslassleitung
24 von dem Wärmetauscher 22 führt die Verbrennungsprodukte ins Freie, nachdem sie
ein Drosselventil 25 durchlaufen haben, welches genügend Rückstau erzeugt, um den
Abgang in dem Wärmetauscher 22 zu verzögern.
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Einzelheiten des Wärmetauschers 22 sind in dem US-Patent Nr. 3 220
713 beschrieben. Die Zweigleitung 26 welche die Verfahrens luft liefert, führt zu
dem Wärmetauscher 22 und davon führt ein Strom erhitzter Verfahrensluft durch eine
Leitung 28 zum Verbrennungsofen 12.
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Die Leitung 28, welche ein Ventil 29 enthält und eine Dampfleitung
35, die durch ein Ventil 35 A gesteuert wird, werden zu einer Heiseluftleitung 31,
die zu einer am unteren Teil des senkrechten Verbrennungsofens angebrachten Ringleitung
36 geführt. Die Temperatur in der
Heissluftleitung 31 wird durch
eine kalte Luft führende Umgehungsleitung 30 gesteuert, die ein Ventil 32 aufweist.
Die Ventile 32 und 32 A bestimmen die relative Menge der Umgehungsluft durch die
Leitung 30, um ihre Temperatur zum Zeitpunkt des Eintrittes in den Verbrennungsofen
12 zu steuern.
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Die Ringleitung 36 enthält eine Anzahl von Zuleitungen, die jeweils
Winddüsen 33 aufweisen, welche rund um die Basis des vertikalen Schachtverbrennungsofens
12 im Abstand zueinander angeordnet sind und in den Ofen hineinragen. An der Basis
des vertikalen Schachtverbrennungsofens 12 ist auch ein Feuerraum 40 angeordnet,
welcher manchmals als Schacht bezeichnet wird.
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Der Feuerraum 40 ist mit einer oder mehreren abgedichteten Auslaßöffnungen
48 versehen, welche als Auslaß für das flüssige anorganische Abfallprodukt 41 dienen,
das von dem Verbrennungsofen 12 abgelassen und dadurch von dem organischen Abfallprodukt
getrennt wird.
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Das Abfallmaterial wird dem Verbrennungsofen 12 am oberen Ende 46
durch eine Einfüllöffnung 47 zugeführt. Das Abfallprodukt kann dem oberen Ende 46
kontinuierlich
oder halbkontinuierlich zugeführt werden, abhängig von der Konstruktion des Ofens.
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Beispielsweise kann diese Füllung durch Schubladungen erreicht werden
oder es kann ein kontinuierliches Förderband vorgesehen werden, um das Abfallmaterial
kontinuierlich in das obere Ende 46 des Verbrennungsofens 12 zuzuführen. Die dem
Verbrennungsofen 12 durch die Winddüsen 33 zugeführte Heissluft kann von unterschiedlicher
Temperatur sein, jedoch liegt eine Temperatur, die üblicherweise in dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung mit ausgezeichneten Ergebnissen verwendet wird, in der
Grössenordnung von looo bis 1200 Grad Celsius, (1.Boo bis 2200 F). Bei Heißluft
von dieser Temperatur liegt die in dem Verbrennungsofen 12 erzeugte Temperatur in
der Grössenordnung von 2200 Grad C (4000 Grad F) oder darüber. Dies reicht aus,
um den gesamten anorganischen Gehalt des Abfallmaterials herauszuschmelzen. Die
Temperatur und die Geschwindigkeit der Heißluft kann mit den Ventilen 32 und 32
A reguliert werden und der Dampf aus der Dampfleitung 35 durch Betätigung des Ventils
35 A.
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Es versteht sich ferner, daß die Temperatur der heissen Gebläseluft
und die Luftmenge variieren kann. Bei
niedrigem Gehalt an anorganischen
Bestandteilen wird die Temperatur vermindett und bei höherer Konzentration der anorganischen
Bestandteile des Abfallmaterials wird die Temperatur entsprechend erhöht.
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Am oberen Ende des Verbrennungsofens 12 ist ein Gassammelring So angeordnet,
von welchem eine Leitung 52 zur Oberseite einer sekundären Verbrennungskammer 54
führt. Die Leitung 52 enthält ein Ventil 53 und das Ventil 53 enthält ein Drucksteuergerät
55 (Figur 2) mit einem geeigneten barometrischen Messfühler in dem Gassammelring
So, um einen subatmosphärischen Druck ausrechtzuerhalten, der ausreicht, die von
der Basis des Verbrennungsofens 12 aufsteigenden Gase am oberen Ende 46 des Verbrennungsofens
vom Ausgang zurückzuhalten und einen Ausfluss durch die Leitung 52 zu bewirken.
Das Drucksteuergerät 55 weist bei 57 einen Fühlerauslass ins Freie und bei 59 einen
Fühlerauslass in den Gassammelring So auf, sowie bei 53 in die Leitung 52. Diese
Signale werden zentral dem Drucksteuergerät 55 zugeführt, welches einen Servoauslass
zum Ventil 53 besitzt, um die geeignete Ventilstellung aufrechtzuerhalten, wodurch
immer ein subatmosphärischer
Druck besteht, um alle Gase durch
die Leitung 52 fliessen zu lassen. Sollte ein beträchtlicher Zuwachs der anorganischen
Bestandteile des Abfallproduktes eintreten und die Temperatur in dem Feuerraum 40
sich vermindern, wird die Umgehungsleitung 69 des Verbrennungsproduktes betätigt,
die ein Steuerventil 71 aufweist, sodaß das normalerweise geschlossene Ventil 71
um einen ausreichenden Betrag geöffnet wird, um der Heissluftleitung 31 zu erlauben,
über den Feuerraum 40 mit der Umgehungsleitung 69 in Verbindung zu stehen und somit
die Temperatur in dem Feuerraum 40 zu erhöhen und gleichzeitig die Sinkgeschwindigkeit
des Abfallmaterials in dem Verbrennungsofen zu vermindern.
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Wenn die Temperatur in dem Feuerraum 40 noch nicht ausreicht, ist
es möglich, dieselbe weiter zu erhöhen, indem zusätzlicher Brennstoff über die Leitung
73 zugeführt 73 zugeführt wird, welche denselben in der Nähe der Winddüsen 33 einführt
und da die Umgehungsleitung 69 des Verbrennungsproduktes durch das Ventil 71 geöffnet
ist, wird dies die Wirkung der Erhöhung der Temperatur des Feuerraumes 40 haben,
um die anorganischen Produkte zum Schmelzen zu bringen,
ohne die
Sinkgeschwindigkeit des Abfallmaterials in dem Verbrennungsofen zu erhöhen, um ein
Verstopfen an der Basis des Ofens zu erzeugen.
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Auf diese Weise wird der Verbrennungsofen 12 niemals verstopft, sondern
in dem Feuerraum 40 wird ständig die richtige Temperatur aufrechterhalten.
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Der Ofen ist somit durch geeignete Steuermittel leicht an Abfall mit
sowohl hohem als auch niedrigem Metallgehalt anpassbar. Die durch die Leitung 52
nach oben strömenden Verbrennungsprodukte enthalten beträchtliche mengen mitgeführter
Partikel, jedoch werden diese aus der Anlage in einer Art entfernt, welche später
beschrieben wird. Die Zusammensetzung der gasförmigen Strömung in der Leitung 52
ist Generatorgas und es wird in einer sekundären Verbrennungskammer 54 veranlasst,
zu einem vollständig oxydierten Zustand zu verbrennen.
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Am Boden der sekundären Verbrennungskammer 54 ist ein Separator 80
angeordnet, der eine Kammer 82 mit darin befindlichem Wasser 83 enthält, um eine
Wasserdichtung zu erzeugen, die das Innere der Verbrennungskammer 54 von der Atmosphäre
trennt. Der Separator 80 dient als Dichtung, welche die Verbrennungskammer
54
von der Atmosphäre trennt und dient auch dazu, Feststoffpartikel zu sammeln, welche
mit dem Fluss der Verbrennungsprodukte aus der Leitung 52 und gegebenenfalls der
Leitung 69 mitgerissen werden.
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Der Separator 80 enthält eine menge von Wasser 83, mit einem eingetauchten
Ventil 85, welches zwischen der in gestrichelten Linien dargestellten Normalstellung
und der mit ausgezogenen Linien dargestellten Stellung bewegbar ist, die das Ventil
beim Ausstoßen der gesammelten Partikel an der Basis 86 zu der Zeit einnimmt, wenn
das material 84 durch eine Auslassöffnung 87 ausgestossen wird. Die Auslassöffnung
87 enthält ein Steuerventil 89, welches zwischen einer in gestrichelten Linien dargestellten
Normalstellung und einer in ausgezogenen Linien dargestellten Stellung zum Zeitpunkt
des Materialausstosses bewegbar ist. Eine Leitung 91 von einem Auslass 93 führt
zum oberen Ende 95 einer Ulasserdichtung 97, wobei eine eingetauchte Leitung 99
ein offenes Ende lol aufweist, das in einem Behälter 103 nach unten zeigt, welcher
ungefähr bis zu dem Niveau 105 mit Wasser gefüllt ist. Die Leitung 99 führt ihrerseits
zum oberen Niveau 107 und umfasst einen Ueberlauf 109, der das Niveau 107 aufrechterhält.
Zwei Wassereinlassleitungen
111 bzw. 113 werden dazu verwendet,
Auffüllwasser von einer Zuführungsleitung 117 oberhalb und unterhalb des Ventils
85 zuzuführen.
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Wenn im Betrieb des Material 84 ausgestossen werden soll, wird das
Ventil 85 von seiner in gestrichelten Linien dargestellten Stellung in die in vollen
Linien dargestellte Stellung bewegt und das Ventil 89 wird ebenfalls von der in
gestrichelten Linien dargestellten Stellung in die in vollen Linien dargestellte
Stellung bewegt und das Feststoffmaterial 84 wird durch den Auslass 93 ausgestossen.
Der subatmosphärische Druck in der Verbrennungskammer wird jedoch aufrechterhalten,
da das Wasserniveau im wesentlichen auf dem Niveau 107 verbleibt und somit den subatmosphärischen
Druck in der Verbrennungskammer 54 sicherstellt, auch wenn das Feststoffmaterial
84 ins Freie ausgestossen wird.
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Nachdem das material 84 vollständig aus dem konisch geformten unteren
Teil 86 des Behälters ausgestossen ist, wird das Ventil 89 in seine gestrichelt
dargestellte Normalstellung zurückgebracht, das durch das Ausstossen des materials
entfernte Wasser wird von der Leitung 113
zugeführt, um das Volumen
wieder aufzufüllen und danach wird das Ventil 85 in seine gestrichelt dargestellte
Normalstellung zurückgebracht.
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Am unteren Ende 86 des Behälters sammelt sich erneut material 84 an
und verdrängt das darüber befindliche Wasser 83. Das verdrängte Wasser läuft vom
Überlauf 109 in die Leitung 99 nach unten durch das offene Ende lol in den Behälter
97 und wenn das Niveau 105 ansteigt, erlaubt die Überlaufleitung 91 das Abfliessen
des überschüssigen Wassers. Dadurch ist die Abdichtung der Verbrennungskammer 54
zu jedem Zeitpunkt gewShrleistet.
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Das Generatorgas in der Verbrennungskammer 54 wird mit sekundärer
Luft versorgt und vollständig verbrannt.
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Die sekundäre Luft wird durch die Leitung 56 herangeführt, welche
mittels eines- Ventils 70 gesteuert wird. Die menge der sekundären Luft wird von
einer Sauerstoffanalysatorsonde 11o A bestimmt, die zu einem Sauerstoffanalysator
112 gehört, welcher angeordnet ist, um das ausströmende Verbrennungsprodukt aus
dem Abhitzekessel 92 kontinuierlich zu überwachen. Der Sauerstoffanalysator 112
ist eingestellt, um einen konstanten niedrigen Sauerstoffgehalt der ausströmenden
Verbrennungsprodukte zu überwachen, der anzeigt, daß eine vollständige
Verbrennung
in der sekundären Verbrennungskammer 54 stattgefunden hat.
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In dem Fall, daß eine unvollständige Verbrennung stattgefunden hat,
wird der Mangel an Sauerstoff über die Sonde 11o A und den Analysator 112 erfasst,
wodurch das Ventil 70 veranlasst wird, zu öffnen und den Betrag an sekundärer Luft
aus der Leitung 56 zu erhöhen, sodaß die voilständige Verbrennung des Generatorgases
in der sekundären Verbrennungskammer 54 bewirkt wird.
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Sollte andererseits ein Uberschuss an Sauerstoff eintreten, der eine
zu grosse menge an sekundärer Luft anzeigt, wird das Ventil 70 gedrosselt, um das
Einfliessen sekundärer Luft zu vermindern und zur Schaffung optimaler Verbrennungsbedingungen
in der Kammer 54 die genaue Luftmenge vorzusehen.
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In dem Fall, daß von dem Abhitzekessel 92 Dampf erzeugt wird und der
Verbrennungsofen 12 genügend Heizgas erzeugt, wird ein Temperaturabfall mittels
einer Temperatursonde 266 gemessen, welche mit einer Steuerung 264 verbunden ist,
die eine Servoverbindung
zu dem Gasventil 258 in der Leitung 260
aufweist, die zu einem sekundären Brennstoffvorrat führt.
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Sollte beispielsweise die Temperatur fallen, wird dies von der Sonde
266 angezeigt, welche das Ventil 258 öffnet und die menge des Zusatzbrennetoffes
zur Leitung 52 erhöht, welche als Einlass zur sekundären Verbrennungskammer 54 dient.
Deshalb wird ständig genügend Wärme erzeugt, um eine konstante Wärmeproduktion in
dem Abhitzekessel 92 aufrechtzuerhalten.
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Sollte umgekehrt der Verbrennungsofen 12 genügend kalorienreiches
Generatorgas ezeugen, wird die Temperatur durch seine Verbrennung aufrechterhalten,
sodaß die Steuerung 264 das Ventil 258 entweder geschlossen oder gedrosselt hält,
wodurch weniger Zusatzwärme von der Hilfsieitung 26c beansprucht wird.
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Somit findet mittels einer Kombination der Energiezufuhr entweder
von dem Verbrennungsofen 12 oder der Zusatzleitung 260 oder beiden eine konstante
Wärmeerzeugung statt, um über den Abhitzekessel 92 eine konstante menge nützlicher
Wärmeenergie für einen beliebigen Zweck vorzusehen.
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Aus dem Abhitzekessel 92 werden die Auspuffgase bei
einem
konstanten Druck von einem Abgasgebläse 294 mit konstanter Geschwindigkeit abgezogen.
Zwischen dem Abhitzekessel 92 und dem Abgasgebläse 294 ist ein Ventil 219 angeordnet,
das von einer Steuerung 312 über eine Leitung 320 betätigt wird (Figur 3), wobei
die Steuerung 312 am oberen Ende der sekundären Verbrennungskammer 54 bzw. in der
Leitung 52 Differentialdrucksonden 314 und 315 und in dem Abhitzekessel 92 eine
Sonde 330 aufweist, sodaß zu jeder Zeit geeignete Differentialdrücke an diesen Stellen
für die richtige Leistung der Anlage aufrechterhalten werden. Sollte somit der Differentialdruck
aus irgendeinem Grund vermindert sein, wird das Ventil 319 betätigt, um den richtigen
Differentialdruck wieder herzustellen0 Sollte umgekehrt der Differentialdruck über
seinen optimalen Betrag hinaus anwachsen, wird das Ventil 319 schliessen, um den
Abgasstrom genügend zu drosseln und den Differentialdruck auf seinen richtigen Wert
zurückzubringen. Die beschriebene Überwachung geschieht ständig und hält bei allen
Arbeitsbedingungen der Anlage einen geeigneten Differentialdruck aufrecht.
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Die Abgase aus dem Abhitzekessel 92 werden einem Gasreiniger 198 zugeführt,
welcher dazu verwendet wird,
jegliches mitgerissene feinkörnige
Material zu entfernen. Eine zweite Stufe kann auch verwendet werden, um Chlor- oder
anderes Halogen-Gas mittels chemischer Neutralisation zu entfernen. Die Endprodukte
der Verbrennung werden dann über einen Schornstein 304 an die Atmosphäre ausgestossen.
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An der Austrittsstelle sind die Auspuffgase zu einem Endzustand verbrannt
worden und sind aufgrund der Tätigkeit des Gasreinigers 398 frei von mitgerissenen
Partikeln. Die Gase sind an dieser Stelle ausreichend rein, um den gesetzlichen
VorschriSten der Luftverunreinigung zu entsprechen.
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Im Betrieb wird dem Feuerraum 40 des vertikalen Schachtverbrennungsofens
12 kontinuierlich heisse Gebläseluft zugeführt, deren Temperatur und Menge sowohl
mittels Regulieren der Ventile 32, 32 A als auch durch Regulieren des Betriebes
der Verbrennungsvorrichtung 20 gesteuert wird. Die menge und Temperatur der heissen
Gebläseluft entspricht natürlich der Zusammensetzung des Abfallmaterials, welches
in dem vertikalen Schachtverbrennungsofen 12 umgewandelt werden soll. Angenommen
es ist ein hoher Gehalt an nicht brennbarem Material
vorhanden,
wird die Temperatur verhältnismässig hoch sein und es werden geringere mengen von
heisser Gebläseluft verwendet. Wo umgekehrt ein hoher Gehalt an brennbarem material
im Abfall vorhanden ist, kann die Temperatur der heissen Gebläseluft entsprechend
niedriger sein und diese Luft wird in grösserer Menge verwendet, um das zur Erreichung
vollständiger Verbrennung nötige Sauerstoffgleichgewicht herzustellen.
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Eines der wichtigen merkmale der vorliegenden Erfindung ist die Tatsache,
daß die verwendete heisse Gebläseluft eine Temperatur von etwa looo bis 1200 Grad
C (1800 bis 220 Grad F) aufweist, was ausreicht, um eine vollständige Reduzierung
aller Materialien in dem Verbrennungsofen entweder in einen geschmolzenen Zustand
wie in dem Fall von Glas, Metallen etc. oder einen gasförmigen Zustand, wie in dem
Fall der brennbaren Bestandteile des Abfallmaterials zu bewirken.
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Die heisse Gebläseluft wird in den Feuerraum 4c eingeführt und strömt
entweder in ihrer Gesamtheit vertikal nach oben durch die Füllung des Abfalls 44,
welche durch die Einfüllöffnung 47 eingefüllt ist oder ein Teil der Luft wird durch
die Umgehungsleitung 69 umgelenkt, um das Heizen mehr auf die Zone des Feuerraumes
4c zu beschränken, was für ein Abfallmaterial mit hohem,
nicht
brennbarem Inhalt erforderlich ist. Angenommen es ist eine verhältnismässig kleine
menge von Metall vorhanden, so wird die Leitung 69 im wesentlichen geschlossen,
oder wenn es der Fall erfordert, vollständig geschlossen. Die heisse Verbrennungsluft
mit einer geeigneten Kombination von eingespritztem Brennstoff aus der Leitung 73
wird eine Temperatur erzeugen, die verhältnismässig hoch genug ist, um in dem Verbrennungsofen
12 Generatorgas herzustellen. Am oberen Ende des Verbrennungsofens 12 wird durch
die Leitung 52 ein Strom von gasförmigen und ampfförmigen Produkten ausgeführt,
welche zum grossen Teil aus Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd, Wasserdampf, Stickstoff,
brennbaren Destilaten sehr unterschiedlicher Zusammensetzung etc. bestehen. Diese
letzteren werden von den Füllungsmaterialien 44 durch Wärmeaustausch mit den in
dem Feuerraum 40 erzeugten stark erhitzten Gasen ausgetrieben, die durch die Materialien
nach oben strömen, wobei nach dem Durchströmen des Verbrennungsraumes 40 kein freier
Sauerstoff zurückgelassen wird. Es wird auch erwartet, daß eine bestimmte Menge
von mitgerissenem kornförmigem material in dem Strom durch die Leitung 52 zu finden
ist.
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In dem Verbrennungsofen 12 werden Druckbedingungen aufrechterhalten,
die einen leichten subatmosphärischen
Druck in der Leitung 52 entstehen
lassen, sodaß der Strom der Verbrennungsprodukte nicht durch die Einfüllöffnung
47 austritt, wo das material dem Verbrennungsofen 12 zugeführt wird.
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Der Ausfluss des gasförmigen und mitgerissenen materials von der Leitung
52 wird der sekundären Verbrennungskammer 54 zugeführt. Dort wird es mit ausreichender
Luft und in einigen Fällen mit sekundärem Brennstoff vermischt, um eine vollständige
Verbrennung des Generatorgases zu bewirken. Die thermische Energie wird dann in
eine brauchbare Energieform umgewandelt, indem die Gase von der sekundären Verbrennungskammer
54 über die Leitung 68 einem Abhitzekessel 92 zugeführt werden.
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Die Druckbedingungen werden in der sekundären Verbrennungskammer 54
ständig überwacht, sodaß darin ständig ein Druck aufrechterhalten wird, welcher
etwas geringer ist als der Druck in der Leitung 52, was somit einen kontinuierlichen
Fluss von gasförmigem material aus der Leitung 52 in die sekundäre Verbrennungskammer
54 bewirkt. Auch der Sauerstoffgehalt des ausströmenden Gases aus der sekundären
Verbrennungskammer 54 wird kontinuierlich
überwacht, sodaß ständig
genügend Zusatzluft zugeführt wird, um eine im wesentlichen vollständige Verbrennung
des Generatorgases zu dem Zeitpunkt zu erreichen, an dem es aus der sekundären Verbrennungskammer
54 aus tritt.
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Diese Ergebnisse werden mittels geeigneter Temperatursonden 266 erreicht,
welche über eine Steuerung 264 die menge der Zusatzluft von der Leitung 260 bestimmen,
welche nötig ist, um einen relativ konstanten Energie ausgang von dem Abhitzekessel
92 zu erhalten und der Sauerstoffgehalt wird ständig am Abhitzekessel 92 durch die
Sone 11o A geprüft und die Steuerung 112 betätigt das Ventil 70, welches die menge
der durch die Leitung 56 kommende sekundäre Luft bestimmt, die mit dem Generatorgasstrom
aus der Leitung 52 gemischt wird.
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In der sekundären Verbrennungskammer 54 wird ständig festes Partikelmaterial
entfernt, ohne die Vakuumbedingungen in der Kammer 54 zu verändern. Dies geschieht
mit Hilfe des Separators 80, welcher mit einem Klappenventil 85 in gestrichelt dargesteller
Normalstellung und einem zweiten Klappenventil 89
in seiner gestrichelt
dargestellten Normalstellung arbeitet. Eine Menge von Wasser 83 verbleibt mittels
eines Überlaufes 109 ständig auf dem Niveau 107, wobei überschüssiges Wasser vom
Überlauf 109 zum Behälter 103 und dann zum Auslass 96 fliesst. Wenn es nötig wird,
abgesetztes Material auszustossen, wird das Klappenventil 85 von der gestrichelten
Stellung in die durch volle Linien dargestellte Stellung bewegt, wobei diedarüberliegende
Wassermenge erhalten bleibt, die ausreicht, das Vakuum in der Kammer 54 aufrechtzuerhalten.
Das Klappenventil 89 wird von der gestrichelten Stellung in die durch volle Linien
dargestellte Stellung bewegt, um das material 84 herausfallen zu lassen.
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Danach wird das Klappenventil 89 wieder in die durch gestrichelte
Linien dargestellte Stellung bewegt und der durch den Ausstoss des festen abgesetzten
Partikelmaterials und des Wassers entstandene Hohlraum wird durch einlaufendes Wasser
aus der Leitung 113 aufgefüllt.
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Nachdem der Raum unter dem Ventil 85 mit Wasser gefüllt ist, bewegt
sich das Klappenventil 85 zurück in die mit gestrichelten Linien dargestellte Stellung
Währenddessen wird die verbleibende Flüssigkeit auf dem Niveau 107 gehalten, welches
ausreicht, das Vakuum ständig aufrechtzuerhalten. Dieses periodische Ausstossen
des
Partikelmaterials kann ohne Unterbrechung des kontinuierlichen Verfahrens stattfinden0
Das beschriebene Verfahren weist zahlreiche Vorteile auf, indem die Anlage und das
Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignet ist, den Erfordernissen einer Vielzahl
von Abfallmaterialien zu entsprechen, die aus Wohngemeinden, aus der Industrie und
dergleichen mehr stammen und die Anlage und das Verfahren in der Lage ist, im wesentlichen
jede Art von Abfallprodukten leistungsfähig zu verarbeiten, ganz gleich ob sie aus
Kläranlagen, der Industrie oder Haushalten stammen.
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Im Endergebnis wird das Brennbare auf einen vollständig verbrannten
Zustand reduziert und die Metalle werden im Volumen vermindert und können, indem
sie auf einen geschmolzenen Zustand gebracht sind, in einem geringeren Volumen leichter
beseitigt werden.
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Die Anlage ist vollständig hygienisch. Sie arbeitet automatisch und
kann mit verhältnismässig geringer Übung von durchschnittlichen Fachkräften benutzt
werden, wobei sie einmal mit der Arbeitsweise bekanntgemacht werden müssen.
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Wenn immer das Abfallmaterial einen grösseren metallgehalt aufweist,
muss die Heizung mehr auf die Feuerraumzone beschränkt werden, indem die Umgehungsleitung
69 geöffnet und die Sinkgeschwindigkeit der Füllung vermindert wird. Eine grössere
Brennstoffmenge wird auch durch die Winddüsen oder die Einfüllöffnung 47 beigemengt,
um die höheren Temperaturen zu erreichen, die für den höheren Gehalt des nicht brennbaren
Materials in dem zu verarbeitenden Abfallprodukt nötig sind.
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In jedem Fall werden die Temperatur, die Sinkgeschwindigkeit, die
heisse Gebläseluft und der Zusatzbrennstoff genau und sorgfältig je nach der Art
des zu verarbeitenden Abfallmaterials reguliert, um eine optimale Erzeugung von
Generatogas zu erreichen, welches derart verbrannt wird, daß eine nützliche thermische
Energie erhalten werden kann. Auch die Betriebsbedingungen werden in Übereinstimmung
mit den bestimmten Schmelztemperaturen der Metalle in dem Abfallmaterial reguliert.
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Das Endprodukt ist farblos, geruchlos und enthält akzeptable Mengen
von Kohlendioxyd, Wasserdampf und Stickstoff, welche ohne Risiko der Luftverschmutzung
ins
Freie abgelassen werden können. Auch schädliche Gase, wie beispielsweise Halogengase
oder andere Nebenproduktgase werden durch Gasreiniger oder dergleichen entfernt,
sodaß die ausströmenden Gase ungefährlich sind und den gesetzlichen Bestimmungen
bezüglich der Luftverschmutzung entsprechen.
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Patentansprüche