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Verbrennungsofen Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsofen, der
z.B.
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ftlr die Beseitigung von Abfallen verschiedenster Art verwendet werden
kann. Bekannt oind bereits derartige verbrennungsöfen mit einer Hauptbrennkammer
und mit einen Nachbrenner, der in Bereich des Auslasses der Brennkammer angeordnet
ist (US-Patentschriften 2 959 140 und 2 956 526). Hierbei ist der Nachbrenner vor
da Kamin oder einer anderen Abzugseinrichtung angeordnet und arbeitet bei hohen
Temperaturen oft nur aussetzend, während der Haupt- oder Primärbrenner üblicherweise
bei niedriger Temperatur arbeitet, ca entweder eine Entflammung beim Austrocknen
von Feuchtigkeit innerh@b
des Verbrennungagutes zu vermeiden oder
um zur Vermeidung des Entstehens von schädlichen Stoffen einen langsamen Verbrennungsprozess
zu erzielen, Ebenso ist es aus den US-Patentschriften 2 146 531 und 2 010 460 bekannt,
bei Verbrennungsöfen sog. "falsche" Innenwände oder Innenmäntel und Außenmäntel
vorzusehen, wodurch Luft zu verschiedenen Stellen Lnnerhalb der Brennkammer geleitet
werden soll0 In beiden bekannten Fällen wird die eintretende Luft innerhalb der
durch diese doppelten Wände gebildeten Räume vorgewärmt und sodann in den oberen
Teil der Brennkammer eingeführt.
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Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber db Schaffung eine lit zusätzlicher
Brennstoffspeisung und Lufteinblasung arbeitenden Verbrennungsofens, itt Hilfe dessen
Verbrennungsgüter verschiedenster Art, z.B.
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Abfälle von Krankenhäusern, Fabriken, Küchen, Brfrischungaständen
und dgl, einschließlich kunststoffbeschichteter Behilter sowie Pa@iere und dgl,
ohne Entwicklung bzw. Austritt von itt schädlichen Stoffen beladenem Rauch oder
Dampf, wie er bei üblicher Verbrennung derartiger Gegenstände anfällt, rasch und
vollständig beseitigt werden können. Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe
kennzeichnet sich bei einem Ofen der eingang genannten Art hauptsäch#lich durch
figende Merkmale: a) eine Primärfeuerung mit einer Primärbrennkammer zur Aufnahme
einer Ladung des Verbrennungsgutes, ein inn-erhalb der Primärbrennkammer kontinui@rlich
arbeitender
Primärbrenner für die Entflammung und hauptsächliche Vermehrung des Verbrennungegutes
sowie eine vertikale Abzugseinrichtung, die sich von der Primärbrennkammer aus nach
oben erstreckt und die Verbrennungsprodukte aus der Primärbrennkammer aufnimmt und
weiterleitet; b) eine mit Abstand oberhalb der Primärbrennkammer auf der Abzugseinrichtung
angeordnete Sekundärfeuerung mit einer innerhalb der Abzugseinrichtung angeordneten
Sekundärbrennkammer sowie itt eine in dieser kontinuierlich arbeitenden Sekundärbrenner
für die Entflammung und vollständige Verzehrung von durchtretenden, noch unvollständig
zersetzten Verbrennungsprodukten; c) eine auf den Verbrennungsofen angeordnete Blaslufteinrichtung
mit kombinierten Vorwärm- und Isoliermitteln, unfassend im unteren Teil der Primärbrennkammer
angeordnete Luftdüsen zur kontinuierlichen Einbringung eines unter Druck stehenden
Stromes von vorgewärmter Luft für die Steuerung der Verbrennungsgeschwindigkeit
in der Priflrbrennka-er.
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Bei eines solchen Verbrennungsofen nach der Erfindung wird das Verbrennungsgut
in die luftdichte Primärbrennkammer eingesetzt, während der Primärbrenner und der
innerhalb der Abzugseinrichtung bzw. eines Kamins angeordnete Sekundärbrenner beispielsweise
durch elektrische Funkenztindung gleichzeitig in Betrieb gesetzt werden.
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Ferner wird die Luftblaseinrichtung bzw. das zugehörige Gebläse eingeschaltet
und während des Verbrennungsvorganges kontinuierlich in Betrieb gehalten, bis das
Verbrennungsgut vollständig verzehrt ist. Das Gebläse speist hierbei s.B. weiterhin
zusätzlich Luft über Vorheizkainern in den Bodenbereich der Primärbrennkammer, und
zwar vorzugsweise innerhalb eines das Verbrennungsgut allseitig umgebenden Bereiches,
wodurch eine Hochofenwirkung erzielt wird, während andererseits weitere Zusatzluft
in den Hittelbereich am unteren Ende der Sekundärbrennkammer innerhalb der Abzugseinrichtung
bzw. des Kamins eingespeist und dadurch auch im Bereich der Nachverbrennung eine
Hochofenwirkung lit intensiver Verzehrung der in Kamin aufsteigenden Partikel erzeugt
wird, Durch entsprechende Steuerung der in die Primärbrennkammer eingespeisten Zusatzluft
lässt sich die Verbrennungsgeschwtndigkeit hier genau auf ein solches Maß herabsetzen,
welches eine Verminderung der Rauchbildung innerhalb der den Kamin verlassenden
Gase bis zur Unsichtbarkeit ermöglicht0 Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der
Zeichnungen0 Hierin zeigt Fig. 1 eine Schnitt-Vorderansicht eines erfindungsgemässen
Verbrennungsofens gemäss Schnittebene 1 - 1 in Fig, 2n Fig. 2 eine Seiten-Schnittansicht
des Verbrennungsofens gemäss Schnittebene 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3
eine vergrösserte Elnzel-Schnittdaro Stellung des Primärbrenners iit Lufteinblasdüsen
in Seitenansicht, FigO 4 eine vergrösserte Seiten-Sahnittansicht des Sekundärbrenners,
ebenfalls mit Lufteinblasdüsen, und Fig. 5 eine Rückansicht der Nachverbrennungseinrichtung
gemäss Fig, 4 in einer Darstellung als gesonderte, , an den Kamin des Verbrennungsofens
anbringbare Baueinheit.
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Der dargestellte Ofen 20 umfasst ein im wesentlichen luftdichtes Feuerungsgehäuse
21, welches vorzugsweise aus flammfestem Stahl besteht und eine Oberwand 22 mit
einer Abzugsöffnung 23, eine Vorderwand 24 mit einer oben angeordneten Einsatzöffnung
25 und einer unten angeordneten Aschenabzugsöffnung 26 sowie gegenüberliegende Seitenwände
27 und 28 aufweist. Die Rückwand 29 des Gehäuses 21 umfafl eine oben angeordnete
Lufteinlaßöffnung 31 und eine unten angeordnete Brenneröffnung 32 sowie einen mit
Abstand oberhalb der Bodenwand 34 angeordneten Rost 33, der sich zwischen den Settenwänden
sowie der Vorder- und Rückwand erstreckt und den Gehäuseinnenraum in eine obere
Primärbrennkammer 35 und eine untere Aschenkammer 36 unterteilt0 An der Abzugsöffnung
ist eine geeignete Tür 40 vorgesehen, während die Einsatzöffnung durch einen schweren,
in einem Rahmen 38 vertikal beweglich gelagerten Schieber 37 mit Gegengewicht 39
verschlossen ist.
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Der Schieber 37 hat innerhalb dieses Rahmens ein Querspiel von 8 mm,
so daß trotz der im Normalzustand vorhandenen Abdichtung gleichwohl eine Nachgiebigkeit
in Richtung nach aussen für den Fall eines unzulässigen Druckanstieges in der Primärbrennkammer
gegeben ist.
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Ein solcher Druckanst/ieg kann z.B. durch im Verbrennungsgut enthaltene0
unvollständig entleerte Sprühdosen oder dgl. verursacht werden. Zur zeitweiligen
Abstützung einer einzubringenden Charge des Verbrennungsgutes (in Fig, 2 bereits
auf dem Rost 33 angedeutet) ist eine Rampe 41 vorgesehen.
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Weiterhin ist eine vertikal angeordnete Abzugseinrichtung 43 itt einen
Kamin 44 vorgesehen die vorzugsweise aus korrosionsfestem Material wie Edelstahl
oder dglO besteht und dessen unteres Ende 45 in der Abzugsöffnung 23 befestigt ist,
während sich der Kamin nach oben Uber eine Höhe von wenigstens etwa 3,3 s zu einem
Auslaß 46 erstreckt. In mittlerer Höhe des beispielsweise zylindrischen Kamins 44
und vorzugsweise wenigstens drei Meter untarhalb der Höhe des Auslassen 46 ist innerhalb
der Seitenwand 48 des Kamins 44 eine Brenneröffnung 47 vorgesehen, welche die Ausdehnung
einer sich innerhalb des Kamins erstreckenden Sekundärbrennkammer 49 bestimmt. Diese
Brennkammer umfasst den vollen Kamindurchmesser und erstreckt sich etwa 1,2 bis
1,5 1 in Kaminlängsrichtung entsprechend der Längenausdehnung einer in Fig, 1 und
2 angedeuteten Flamme 51. Letztere ist am Auslaß 46 im Normalfall nicht sichtbar,
da die Flammenspitze 52 vorzugsweise etwa 1,2 bis 1,5 1 unterhalb des Auslasses
gehalten wird, wobei der
Rauit 53 zwischen Flammenspitze und Auslaß
mit heißen Verbrennungsgasen gefüllt ist, Der die Sekundärbrennkammer 49 umschliessende
Teil der Seitenwand 48 besteht vorsugsweise aus Edelstahl oder sonst geeignetem
feuer festem Material, und zwar selbst dann, wenn der Ubrige Teil des Kamins aus
anderem Material besteht, so daß also eine Beschädigungs- oder Bruchgefahr infolge
der hohen Temperaturen und der korrosiven Rauchgase entfällt0 Ferner ist eine fremdgespeiste
Blasfeuerung 54 mit einem Primärbrenner S5 vorgesehene für welch letzteren vorzugsweise
eine übliche Gasbrennerausführung mit einem in der Brenneröffnung 32 angeordneten
Brennerko#pf 56 in Betracht kommt. Dieser Brennerkopf ist somit im unteren Teil
der Primärbrennkammer und unmittelbar oberhalb des Rostes 33 angeordnet. Die Bezeichnung
"fremdgespeiste Blasluftfeuerung" soll in diesem Zusammenhang besag#en, daß es sich
ca eine Verbrennung itt zusätzlicher Brennstoffzufuhr, z.B. Gaszufuhr, und mit unter
Druck zugeführter Verbrennungsluft handelt, wobei letztere vorzugsweise gleichförmig
und mit gesteuertem Mengenstrom erfolgt, um eine vollständige Zersetzung des Verbrennungsgutes
zu erhalten. Gemäss Fig. 3 umfasst der Brennerkopf 56 einen napfförmigen Reflektor
57 aus Edelstahl, ein Gaseinlaßrohr 58 und ein Drucklufteinlaßrohr 59 sowie eine
Zündkerze 61. Die durch diesen Brenner erzeugte Flamme erstreckt sich vollständig
über den Rost 33 und füllt die Primärbrennkammer 35 im wesentlichen aus0 Weiterhin
ist eine Sekundärbrennkammer 62 mit einem ebenfalls z.B. als Gasbrenner ausgeführten
Sekundärbrenner 63 vorgesehen, welch letzterer einen auf einer
gekrümmten
Wandplatte 65 angebrachten, schmalen Brenner kopf 64 aufweist. Die Platte 65 verschliesst
eine öffnung 47 in der Seitenwand 48 des Kamins 44 und kann z.B.
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angeschweißt oder angeschraubt sein. Der Brennerkopf 64 durchgreift
den Kamin mittig und bietet somit einen geringsmöglichen Widerstand für die vorbeiströmenden
Rauchgase bzwO Verbrennungsprodukte aus der Primärfeuerung.
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Wie sich aus Fig, 4 ergibt0 umfasst der Brennerkopf 64 einen napfföraigen
Reflektor 66 aus Edelstahl, ein Gasetnlaßrohr 670 ein Drucklufteinlaßrohr 68 und
wiederum eine Zündkerze 69. Hierbei handelt es sich wie bei dem Primärbrenner um
an sich bekannte Brennerelemente. Der Brenner 63 ist im Winkel zur tängaachse des
Kamins 44 angeordnet, so daß die erzeugte Flamme unter einem Winkel von etwa 30°bis
450 gegen die Kamin seitenwand trifft und hier-von reflektiert aufwärts zum Auslass
gelangt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die Flamme 51 alle aus der Primärbrennkammer
aufsteigenden0 in Fig. 2 bei 71 angedeuteten Verbrennungsrückstände auf ihrem Weg
vor dem Auslaß 46 erfasst.
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Weiterhin ist eine Blaslufteinrichtung 72 mit einer Gebläse 73 und
einem Antriebsmotor 74 zur Einbringung von Luft in einen Sammelraum 75 vorgesehen0
Alle diese Bestandteile sind an der Aussenseite des Gehäuses 21, und zwar an der
RUckwand 29 angebrachte Ein aus Blech bestehender Aussenmantel 76 ist iit Abstand
an der Aussenseite der Primärbrennkammer 35 angeordnet und bildet einen kombinierten
Lufteinlaß- und Luftisolierungsraum 77, welcher die Primärbrennkammer 35 umgibt,
Der Aussenmantel 76
umfasst Seitenwände 78 und 79, eine Rückwand
81 und eine geneigte Vorderwand 82 und weist an seiner Unterseite Einlaßöffnungen
83 für den Einzug von Umgebungsluft unter der Wirkung des Gebläses 73 auf 0 Der
Aussenmantel 76 erstreckt sich rings um den Kamin 44 senkrecht nach oben, wie bei
84 angedeutet, und bildet einen Lufteinlaß-und Luftisolierraum 85 rings um die Sekundärbrennkammer
492 so daß also im wesentlichen der ge#samte Ofen 20 durch einen umgebenden, kühlen
Luftstrom innerhalb des Aussenmantels 76 isoliert ist, wobei dieser Luftstrom durch
das innerhalb des Raumes 77 angeordnete Gebläse 73 erzeugt wird o Gleichzeitig wird
die angesaugte Luft in den miteinander verbundenen Räunien 77 und 85 bereits in
einem gewissen Maße vorgewärmt.
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Die hauptsächlich. Vorwärmung des eintretenden Luftstroms erfolgt
jedoch mit Hilfe eines aus Blech bestehenden Innennianteln 86, der mit Abstand von
und innerhalb der Wandung der Primärbrennkammer 35 angeordnet ist und eine aus Wandabschnitten
87, 88 und 89 bestehende Auskleidung bildet. Die genannten Wandabschnitte bestehen
aus wärmebeständigem Material, zOBo fla-afestem Stahl, und sind durch leicht entfernbare
Schweißverbindungen 91 oder eine bare Verschraubung befestigt, so daß im Bedarfsfall
eine Entfernung bzw. ein Ersatz ohne Schwierigkeit durchführbar ist. Die durch den
Innenmantel 86 gebildete Luftvorwärmkammer 92 ist vorzugsweise an der Oberseite
93 geschlossen, an der Unterseite 95 jedoch itt Auslaß-Öffnungen 94 unmittelbar
oberhalb der Ildhenlage des Rostes 33 sowie unmittelbar unterhalb der Höhe des Brenners
56
versehen. Diese Auslaßöffnungen 94 bilden schlitzartige Düsen,
wodurch ein durch die Pfeile in Fig. 1 und 2 angedeuteter Zwangs luftstrom kontinuierlich
von unten zum Verbrennungsgut 42 gelangt und die gewünschte rasche Verbrennung innerhalb
der Primärbrennkammer 35 aufrecht erhält, Die Luft innerhalb der Kammer 92 isoliert
also nicht nur die Feuerungswände, sondern erfährt auch eine intensive Vorwärmung
vor dem Eintritt in den Verbrennungsraum. Es wird also Luft nicht nur durch Invektorwirkung
über das Rohr 59 des Brennerkopfes 56 mittels des durch das Rohr 58 eintretenden
Druckgasstroms angesaugt, sondern auch durch den Förderdruck des Gebläses 73 gleichfalls
über das Rohr 59 aus den Sammelraum 75 in die Feuerung eingeführt, während andererseits
zusätzliche Luft aus dom Sa-elraum 75 über die Düsen 94 und die Einsatzöffnung 25
sowie über die Vorwärikaneer 92 in die Feuerung gelangt Weiterhin wird Luft über
eine Leitung 96 von dem Sammelraum 75 über das Rohr 68 unter Vermischung mit dem
gasförmigen Brennstoff aus Rohr 67 in den Sakundärbrennerkopf 64 geleitet, wahrend
die Leitung 96 ausserdem Druckluft über die gekraimten Düsen 97 und 98 des Brennerkopfes
64 sauerstoffreiche Verbrennungsluft in die Sekundärbrennkam:ner 49 zur vollständigen
Verbrennung der Verbrennungsrückstände 71 aus der Primärbrennkammer einführt. Die
Düsen 97 und 98 sind in der dargestellten Weise in Winkel zur Achse des Kamins 44
sowie in einem schmalen Mittelbereich des Kaminquerschnitts angeordnet, so daß die
Verbrennungsluft in der Querschnittsmitte des aufsteigenden Rauches in Form einen
Blasluftstromes
elngefullrt. wird, welch s letzterer auf die gegenüberliegende
Kaminwandung auftrifft und nach der Reflexion hieran die Sekundärbrennkammer ausfüllt.
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Die erfindungsgemässe Sekundärfeuerung 62 kann vorteilhaft als selbständige
und für sich handeisfähige Baueinheit 99 ausgeführt werden, wie dies beispielsweise
in Fig, 5 angedeutet ist. Diese Baueinheit kann s.B. an den Kamin eines beliebigen
Verbrennungs#ofens mit Primärbrennkammer und fremdgespeistem Druckluftbrenner angeschlossen
bzw.
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in den Kamin eingebaut werden. Die dargestellte Baueinheit 99 ist
im wesentlichen mit der beschriebenen Sekundärfeuerung identisch, wobei jedoch das
Gebleise 73 und der Sammelraum 7S nicht an dem Gehäuse der Hauptfeuerung befestigt,
sondern Bestandteil der genannten Baueinheit zind.
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Wie in FigO 5 angedeutete Zündeinrichtung 100 für die Zündkerzen 61
und 69 der beiden Feuerungen ist von üblicher Art und mit einem geeigneten Steuerventil
für die Gaszufuhr und anderen Sicherungsvorrichtungen verbunden, wodurch die Gaszufuhr
bei nicht eingetretener Zündung abgeschaltet wird0 Weiterhin ist ein geeignetes
Ventil, z.B. eine verstellbare Drosselklappe 102 oder dgl. in der Auslaßöffnung
des @ Sammelraumas zur Vorwärmkammer 92 vorgesehen. Diese Drosselklappe kann von
Hand oder seibstätig gesteuert werden, um die über die schlitzförmigen Düsen 94
zum
Verbrennungsraum strömende Luftmenge auf optimale Verbrennungsverhältnisse
einregulieren zu können, wobei am Auslaß des Kamins keine sichtbare Rauchentwicklung
vorhanden ist. Die Luftzuf@@hr wird weiterhin so einreguliert und gestauert, daß
alle schädlichen Stoffe in den Verbrennungsgasen vor dem Auslaß vollständig zersetzt
sind.
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Gleichfalls kommen Primär- und Sekundärbrenner mit andersartiger Brennstoffspeisung
in Betracht, z.B. entsprechende Ölbrenner. Eine Gasfeuerung bietet jedoch in vielen
Fällen Vorteile.