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Müllverbrennungsverfahren und Vorrichtung zu seiner Ausführung Die
Erfindung betrifft ein Verfahren mit Vorrichtung zum Verbrennen von Müll.
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In der Vergangenheit ist Müll dadurch beseitigt worden, daß er auf
MUllkippen oder in nicht mehr benötigte Schächte, Gruben o. dgl. abgeladen wurde.
Da einerseits die Anzahl der für das Abladen von Müll geeigneten Plätze ;stark abgenommen
und andererseits die zu vernichtende Müllmenge zugenommen hat, ist die Müll- bzw.
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Abfallbeseitigung für die städtischen Verwaltungen zu einem wesentlichen
und sich verschlimmernden Problem geworden. Andererseits hat der Kaloriengehalt
des Mülls laufend zugenommen, da eine entsprechende Zunahme in der Verwendung von
brennbaren Wegwerfpackungen o dgl.
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und Papier zu verzeichnen war. Es sind daher bereits Anlagen gebaut
worden, die den Müll nach verschiedenen Verfahren in MUllverbrennungsöfen vernichten.
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Bekannte Müllverbrennungsöfen arbeiten mit Wanderrosten, auf denen
der Müll liegt,und die diesen durch den Ofen befördern, so daß das brennbare Material
völlig abgebrannt werden kann. Auch der heutige Müll enthält aber noch nicht-brennbare
Bestandteile und bei Vernachlässigung besonderer Vorsichtsmaßnahmen kommt es häufig-
vQr, daß sich die nicht-brennbaren Bestandteile schnell aufstauen und den Schwing-
bzw. Wanderrost verstopfen.
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Diese Schwierigkeiten haben auch dazu geführt, daß-die von unterhalb
des Rostes zugeführte Verbrennungsluft nicht in ausreichender Menge an die brennbaren
Bestandteile kommen konnte.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese sich im wesentlichen
durch die nicht-brennbaren Bestandteile ergebenden Schwierigkeiten bei der Müllvernichtung
zu beseitigen, und ein Verfahren nebst Vorrichtung vorzuschlagen, das bei einfachem
Aufbau sicher und wartungsarm arbeitet.
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Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, das sich dadurch auszeichnet,
daß die brennbaren Müllbestandteile während des Verbrennungsvorganges vom Auslaß
des Ofens durch eine größere Menge eines feuerfesten Materialgranulats ferngehalten
und letzteres periodisch fluidisiert bzw. fließfähig gemacht wird, wodurch die nicht-brennbaren
MUll bestandteile durch das fluidisierte Material hindurchtreten und am Auslaß des
Ofens entnommen werden. Hierbei wird vorzugsweise das feuerfeste Materialgranulat
mittels durch dieses geblasener Luft fluidisiert.
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Dieses die Aufgabe auf einfachste Weise lösende Verf ahren läuft vorzugsweise
so ab, daß die nicht-brennbaren llbestandteile auf Grund des Fließens des Materialgranulats
durch den Auslaß gespült werden Die erforderliche
Menge an feuerfestem
Materialgranulat in dem Bett bzw. der Schicht braucht anschließend nur wieder durch
Hinzufügen neuen Materials auf die ursprüngliche Menge im Ofen gebracht zu werden.
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Zur Ausführung des Verfahrens dient in vorteilhafter Weise ein Nüllverbrennungsofen,
der sich erfindungsgemäß auszeichnet durch ein Gehäuse, in dem sich eine Schicht
eines feuerfesten Granulats, Pulvers o. dgl.
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befindet, oberhalb dessen Oberfläche im Gehäuse eine Einlaßöffnung
zum Einführen des Mülls sowie für die Unterstützung des Verbrennungsvorgangs eine
bei Bedarf einschalt- und steuerbare Einrichtung vorgesehen sind; durch eine Einrichtung
zum Einführen eines Gases in die Schicht für die Fluidisierung des Bettes bzw. der
Schicht; und durch eine unterhalb der Oberfläche des Bettes bzw. der Schicht befindliche
Auslaßöffnung im Gehäuse, durch die die nicht-brennbaren MUllbestandteile periodisch
aus dem Verbrennungsofen herausnehmbar sind.
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Da der erfindungsgemäße Müllverbrennungsofen keine bewegbaren Teile
hat, die dem Schwing- bzw. Wanderrost bekannter Konstruktionen entsprechen, können
die nichtbrennbaren Müllbestandteile auch keine bewegbaren Teile verstopfen, und
wenn sich diese Teile im erfindungsgemäßen Verbrennungsofen aufgestaut haben, wird
das feuerfeste Materialgranulat fluidisiert, so daß es die nicht-brennbaren Bestandteile
aus dem Ofen herausspült.
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Die im Betrieb des Verbrennungsofens entstehende Wärme kann dazu benutzt
werden, einen brennbaren, in den Ofen eingesprühten Schlamm, insbesondere Klärschlamm,
zu trocknen und zu verbrennen. Selbstverständlich besteht außerdem die Möglichkeit,
die Verbrennungswärae des Mülls zur Erzeugung von Strom, heißem Wasser o. dgl.
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auszunutzen bzw. als Heizwärme zu verwenden
In einer
besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ofens wird ein rohrförmiges
Gehäuse fürden Ofen verwendet, das itt seiner Längsachse aufrechtstehend angeordnet
ist. Das Bett aus feuerfestes Materialgranulat ruht dabei auf einer Schicht aus-nicht-zusammendrückbaren
und unverbrennbaren Gegenständen, die ihrerseits in dem als umgekehrter Kegelstumpf
ausgebildeten Gehäuseboden angeordnet sind. In dieser Ausführungsform wird der Müll
verbrannt, während er sich-auf der Oberfläche des Bettes aus dei Granulat befindet,
das zunächst nicht fluidisiert ist. Vor und während der Verbrennung kann Oberluft
eingeblasen werden,und nach der Verbrennung werden die nicht-brennbaren Bestandteile
dadurch von der Oberfläche des Bettes weggenommen, daB dieses mit Hilfe eines in
das Bett eingeblasenen Luft-oder Dampfstromes fließfähig gefacht bzw. fluidisiert
wird. Das fluidisierbare Bett dient also als Ventil zul Entfernen der nicht-brennbaren
Müllbestandteile, die sich anderenfalls an der Oberfläche des Bettes aus dem Materialgranulat
ansammeln würden. Die bereits erwähnten Gegenstände aus nicht-zusammendrückbarem
und unverbrennbarem Material am Boden des Gehäuses stellen einen Verteiler fUr das
Gas dar, das in das Gehäuse durch mehrere im Boden befindliche Öffnungen eingeblasen
wird.
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Eine andere vorteilhafte Ausführungsform des Müllverbrennungsofens
zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß das Gehäuse länglich ausgebildet
und itt seiner Längsachse horizontal angeordnet ist. Hierbei ist vorzugsweise vorgesehen,
daß sich die Einlaßöffnung fUr den Müll am einen Ende und die Auslaßöffnung fur
die nicht-brennbaren Müllbestandteile as oder in der Nähe des anderen Gehäuseendes
befindet; daß sich die erste Schicht aus feuerfestem Materialgranulat unmittelbar
vor der Auslaflöffnung des Gehäuses befindet und
intern an die zweite
Schicht bzw. das zweite Bett aus feuerfestem Materialgranulat angrenzt, das sich
seinerseits über den größeren Teil der Längserstreckung des Gehäuses bis in den
Bereich der Einlanöffnung erstreckt; und daß am zweiten Bett eine eigene, von der
ersten Schicht getrennte, Einrichtung zum Einleiten eines Gases für das Fließfähigmachen
dieses Bettes vorgesehen ist.
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Der zu verbrennende Müll wird auf das weitere, das heißt das innenliegende
Bett aufgebracht,und seine brennbaren Bestandteile bilden entweder einen Teil des
fluidisierten Bettes und brennen in diesem oder aber schwimmen auf der Oberfläche
des Bettes, während der Brennvorgang abläuft. Sofern die brennbaren Bestandteile
als Teil des Bettes verbrennen, muß dieses durch ein oxydierendes Gas - beispielsweise
Luft - fluidisiert werden. Bei Bedarf wird zusätzliche Luft oder Sauerstoff oberhalb
der Bettoberfläche in den Ofen eingeleitet. Wenn das brennbare Material dagegen
abbrennt, während es auf der Bettoberfläche schwimmt, wird dieses durch ein oxydierendes
Gas oder Dampf fluidisiert,und auch hier kann zusätzliche Luft oder zusätzlicher
Sauerstoff über der Oberfläche des Bettes in den Ofen gegeben werden. Alle Teile
des Mülls, die nicht völlig oder gar nicht verbrennen, sinken zu irgendeinem Zeitpunkt
an den Boden des Bettes und bewegen sich auf Grund der Bettbewegung in Richtung
auf das Ende des weiteren Bettes gegen die zunächst nicht fluidisierte Materialmasse
des ersten Bettes bzw. der ersten Schicht.
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Die nicht fließfähig gemachte Masse der ersten Schicht verhindert,
daß das fließfähige Granulat der weiteren Schicht bzw. des Bettes das Gehäuse durch
dessen Auslaßöffnung verläßt. Sobald die nicht-brennbaren Bestandteile des Mülls
Jedoch aus dem Ofen herausgezogen werden sollen, wird auch die am Auslaß befindliche
erste
Schicht fluidisiert, so daß das dort befindliche Granulat
die nicht-brennbaren Bestandteile des Mülls durch den Auslaß hinausschwemmt.
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Nachdem der nicht-brennbare Bestandteil des Mülls in der beschriebenen
Weise aus dem Ofen herausgebracht wurde, ist es lediglich notwendig, die Schicht
aus dem fließfähigen Materialgranulat wieder auf ihre Originaltiefe aufzufüllen.
Hierzu besteht die Möglichkeit, das gesamte den Ofen verlassende Material, das heißt
also sowohl das Granulat als auch die nicht-brennbaren Bestandteile über ein Sieb
zu leiten, durch das das Granulat hindurchfällt. Dieses wird auf diese Weise wiedergewonnen
und kann anschließend durch die Eingabe öffnung des Ofens wieder in diesen eingeführt
werden.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand von zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines
Müliverbrennungsofens; und Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Müllverbrennungsofens.
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Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt der Müllverbrennungsofen
ein Gehäuse 10, das vorzugsweise zylindrisch ist, mit seiner Längsachse vertikal
verlaufend aufgestellt ist und eine Auskleidung 12 aus einem harten feuerfesten
Material besitzt e Der Ofen hat einen Boden 13, der von einem umgekehrten Kegelstumpf
gebildet ist und an seinem untersten Ende eine Auslaßöffnung 14 aufweist, die mit
Hilfe eines durch einen mechanischen oder hydraulischen Antrieb 16 betätigten
Schiebers
15 verschließbar ist. An der Außenfläche des Bodens 13 des Gehäuses ist ein Windkanal
17 o. dgl. befestigt, dessen Innenseite mit dem Inneren des Ofens über eine größere
Anzahl von Öffnungen 18 in Verbindung steht. An den Windkanal 17 o. dgl. ist ein
Gebläse 19 angeschlossen, mit dem ein Gas, insbeandere Luft oder Dampf, durch die
Öffnungen 18 in den Ofen hineingedrückt wird. Im Inneren des von dem Boden i3 umschlossenen
Teils des Ofens befindet sich eine Schicht 20 aus nicht-zusammendrückbaren und nichtbrennbaren
Gegenständen, wie zum Beispiel unregelmäszig geformte Hetallteilet Glasflaschen
o. dgl., und über dieser Schicht befindet sich ein Bett 21, das eine Dicke von beispielsweise
O,S m oder mehr hat, aus einem feuerfesten Materialgranulat, wie zum Beispiel Sand,
pulverisierter Asche oder Aluminium, besteht und auf den Gegenständen der Schicht
20 aufliegt. Oberhalb der Oberfläche des Bettes 21 sind im Gehäuse 10 mehrere DUsen
22 angeordnet, durch die von einem ausserhalb des Gehäuses angeordneten Gebläse
23 kommende Luft unter Druck in den Ofen geblasen werden kann. Die Auslaßöffnungen
der Düsen sind auf die Bettoberfläche gerichtet. Am oberen Ende des Gehäuses 10
befindet sich eine Einlaßöffnung 24, durch die der zu verbrennende Müll in den Ofen
eingegeben wird. Der Müll kann zusätzlich eine Schneid- oder Zerreißeinrichtung
25 durchlaufen, die vor der Einlaßöffnung 24 am Ofen angeordnet ist. Am oberen Ende
des GehSuses 10 befindet sich außerdem ein Kanal 26, der zu einer Reinigung bzw.
Filteranordnung für die Abgase und zu einem Schornstein führt.
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Diese Ausführungsform der Erfindung arbeitet wie folgt: Durch die
Düsen 22 wird Luft in den Ofen geblasen und mit der ersten Müllfüllung wird zweckmäßigerweise
ein Brennstoff eingegeben, der ein leichteres Inbrandsetzen
des
Mülls ermöglicht. Die brennbaren Müllbestandteile werden daran anschließend von
selbst entflammt werden, wenn sie auf das Bett 21 gelangen, so daß weiterer Brennstoff
nicht mehr in den Ofen eingegeben zu werden braucht. Der Müll wird abgebrannt, während
er sich auf der Oberfläche des Bettes 21 aus dem feuerfesten Materialgranulat befindet,
das zu dieser Zeit noch nicht fluidisiert bzw. fließfähig gemacht ist. Sobald die
brennbaren Müllbestandteile abgebrannt sind, werden die nicht-brennbaren Bestandteile
dadurch durch das Bett zum Boden des Ofens gebracht, daß dieses durch Zuführen von
Luft oder Dampf mittels des Gebläses 19 fließfähig gemacht wird. Das derart fluidisierbare
Bett dient also als Ventil zum Entnehmen der nichtbrennbaren Müllbestandteile, die
sich anderenfalls auf der Oberfläche des Bettes ansammeln würden. Die Gegenstände
aus nicht-brennbarem Material am Boden 13 des Gehäuses 10 bilden-im übrigen einen
Verteiler für die durch die Öffnungen 18 kommende Luft bzw. das Gas.
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Da die Oberfläche des Bettes 21 im wesentlichen einen konstanten Abstand-von
den DUsen 22 haben sollte, ist es erforderlich, einen Teil des nicht-brennbaren
Materials 20 periodisch aus ,dem Boden des Behälters herauszunehmen. Dies läßt sich
automatisch vorzugsweise dadurch bewerkstelligen, daß an den Seitenwänden des Gehäuses
im Bereich der gewünschten Bettoberfläche Temperatur- und Druckfühler angebracht
werden. Diese (nicht dargestellten)FUhler sind in zwei Gruppen angeordnet, von denen
eine oberhalb und die andere unterhalb der Sollhöhe der Bettoberfläche angeordnet
ist.
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Wenn bei dieser Anordnung ein Ansteigen oder Abfallen der Bettoberfläche
über vorgegebene Grenzen stattfindet, stellen die Fühler entsprechende Unterschiede
in der Temperatur und/oder dem Druck zwischen den Fühlern der beiden Gruppen fest,
und die Differenz der Ausgangssignale
der beiden Fühlergruppen
können entweder zum Steuern des Antriebs 16 für den Schieber 15 dienen, der die
Öffnung 14 freigibt und Mter-ial aus dem Ofen abfließen läßt; das Differenzsignal
kann aber auch dazu verwendet werden, die Geschwindigkeit des Nachfüllens von Müll
in den Ofen zu regeln.
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Das in Fig, 2 gezeigte abgewandelte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Müllverbrennungsofens besitzt ein längliches Gehäuse 31, dessen Längsachse im wesentlichen
horizontal verläuft und das mit einer Auskleidung 32 aus festem feuerfestem Material
versehen -ist.
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Alternativ können die -Wände hier (wie auch in dem vorbeschriebenen
AusfUhrungsbeispiel) aus einem zwangsgekühlten Material bestehen. Der Boden 33 des
Gehäuses 31 ist gelocht und bildet die obere Abdeckung für zwei unter dem Boden
befindliche Kästen 34, 3-5, v.on denen sich der Kasten 34 über den größeren Teil
der Längserstreckung des Gehäuses und der Kasten 35 über den restlichen Gehäuseteil
erstreckt. Der Boden 33 bildet also eine Wand für beide Kästen. Am einen Ende des
Gehäuses 31 befindet sich eine Öffnung 36, durch die Miill in den Ofen eingegeben
wird. Wie auch in dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel, kann eine Schneid- bzw.
Trenn- oder Zerreißeinrichtung 37 vor der Einlaßöffnung 36 angeordnet sein, um die
Müllteile auf eine gewünschte Maximalgröße zu zerkleinern. Am anderen Ende des Gehäuses
31 befindet sich eine Auslaßöffnung 36 etwa in der Höhe des Gehäusebodens 33. Die
Abdeckung 39 des Ofens ist gegenüber dem Boden 33 so geneigt, daß die Ofenhöhe im
Bereich der Auslaßöffnung 38 eine minimale Höhe hat.
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Am anderen Ende der Abdeckung befindet sich ein Schornstein 40 oder
ein zu einem Schornstein führender Rauchkanal. Vor dem-Schornstein kann außerdem
eine nicht gezeigte Filteranlage angeordnet sein.
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Auf dem Boden 33 des Gehäuses 31 befindet sich eine
Schicht
bzw. ein Bett 41 aus einem feuer-festen Materialgranulat, wie zum Beispiel Sand,
pul-verisierte -Asche oder Aluminium. Dieses Bett erstreckt sich über die gesamte
Länge des Bodens. Die Bettoberfläche befindet sich unterhalb der Offnung 36 und
oberhalb der Auslaß öffnung 38. Der oberhalb des Kastens 34 befindlicthe Teil des
Bettes 41 wird dadurch fluidisiert bzw. fließfähig gemacht, daß Luft oder ein andere
Gas durch den Kasten 34 und die Lochungen des Bodens 33 in diesen Teil des Bettes
hineingedrückt wird. Das Gas bzw. die Luft wird über eine Leitung 42 und ein Regelventil
43-innerhalb dieser Leitung zum Kasten 34 geführt. In ähnlicher Weise wird derjenige
Teil des Bettes oberhalb des Luftkastens 35 dadurch fließfähig gemacht, daß Luft
bzw. ein anderes Gas oder Dampf in diesen Teil des Bettes von dem Luftkasten 35
aus durch die Lochungen des Bodens 33 eingeleitet werden. Der Kasten 35 ist über
eine Leitung 44 mit dort befindlichem Regelventil 45 an einen Vorrat des Gases bzw.
der Luft o.
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dgl. angeschlossen.
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Zum Inbetriebsetzen des Ofens wird zunächst Müll durchdie Einlaßöffnung
36 eingegeben und auf der Oberfläche des aus feuerfestem Granulat bestehenden Bettes
abgelegt.
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Wie auch im Fall der Ausführungsform gemäß der Fig. 1, wird zunächst
ein Brennstoff zugegeben, durch den die erste Füllung in Brand gesetzt wird. Sobald
das feuerfeste Granulat seine Arbeitstemperatur erreicht hat, entzündet sich alles
nachkommende brennbare Material von selbst, sobald es ganz oder nahezu ganz in BerUhrung
mit dem Bett kommt, worauf der Nachschub an Brennstoff in den Ofen unterbrochen
werden kann. Die für die Verbrennung des Mülls ggf. erforderliche regelbare Zusatzluft
wird oberhalb des Bettes 41 durch
eine Anzahl von DUsen 46 eingeleitet.
Die Luftzufuhr wird fortqesetzt,und'derjenige Teil des Bettes oberhalb des Kastens
34 wird fluidisiert, worauf die brennbaren Teile des Mülls in dem Fließbett oder
auf diesem schwimmend abbrennen. Der fließfShige Teil des Bettes wird hauptsächlich
dadurch an einem Ausfließen aus dem Gehäuse durch die Auslaßöffnung 38 gehindert,
daß der andere, oberhalb des Kastens 35 befindliche Teil des Bettes nicht fließfähig
gemacht wird, so daß jener Teil einen Damm bildet, der den fließfähigen Teil des
Bettes 41 an einem Ausströmen aus dem Ofen hindert. Die nicht-brennbaren Müllbestandteile,
bei denen es sich üblicherweise um die schwereren Teile handelt, sinken im fließfähigen
Teil des Bettes nach unten und setzen sich auf dem Boden 33 des Gehäuses ab. Auf
Grund der Bewegung des dem Bett vom Luftkasten 34 aus zugeführten Gases bewegen
sich die nicht-brennbaren Bestandteile langsam entlang des Behälters, bis sie den
nicht fließfähig gemachten Teil des Bettes oberhalb des Kastens 35 erreichen.
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In periodischen Zeitabständen müssen die nicht-brennbaren Teile des
Mülls aus dem Ofen entfernt werden, und hierzu wird der den Damm bildende Teil des
Bettes fließfähig gemacht, so daß ein großer Teil des Granulats aus dem Auslaß 38
herausfließt und die nicht-brennbaren Müllteile mit ausschwemmt. Danach wird die
Luft-bzw. Gaszufuhr zum Kasten 35 unterbrochen, wodurch das oberhalb des Kastens
35 befindliche Bett seine Fließfähigkeit verliert und wiederum einen pamm bildet,
der das Ausströmen von weiterem granulierten Material aus dem Ofen verhindert.
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Das Granulat und die nicht brennbaren-Müllbestandteile, die den Ofen
durch den Auslaß 38 verlassen, fallen auf ein Sieb 47, durch das das granulierte
Material hindurchfällt,
während die nicht-brennbaren Bestandteile
auf dem Sieb liegenbleiben. Es ist notwendig, die Bettoberfläche im Ofen im wesentlichen
auf ein- und derselben Höhe oberhalb des Bodens 33 zu halten, und hierzu rist es
erforderlich, feuerfestes Granulat durch die Einlaßöffnung 36 gelegentlich in das
Gehäuse nachzufüllen. Bei Verwendung des Siebes 47 wird das durch dieses hindurchfallende
Granulat zusammengetragen und anschließend durch den Einlaß 36 in den Ofen zurückgeschüttet.
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In beiden Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann
Klärschlamm in den Ofen durch eine VieL-zahl von Sprühdüsen eingespritzt werden,
die sh oberhalb des fließfähigen Bettes 41 befinden. Der durch diese Düsen 48 hindurchtretende
Klärschlamm o. dgl.
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wird von der von dem brennenden Müll entwickelten Wärme getrocknet
und anschließend selbst verbrannt.