DE19528422C1 - Abfallverbrennungsofen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Abfall­ verbrennungsöfen und insbesondere einen Prozeß zur wie­ derholten zyklischen Verbrennung von Abfall bei einem Verbrennungsofen, der nach dem Dampfleistungsprinzip Elektrizität erzeugt.

Die Abfallverarbeitung ist für die moderne Gesellschaft ein großes Problem geworden, das die Steigerung des Lebensstandards begleitet, wobei mit steigendem Umweltbe­ wußtsein die Umweltverschmutzung immer wichtiger genommen wird. Bisher ist die Verbrennung das Hauptverfahren für die Abfallverarbeitung, wobei mit täglich zunehmender Abfallerzeugung immer mehr verschiedenartige und unter­ schiedlich große Abfallverbrennungsöfen hergestellt werden.

Obwohl herkömmliche Verbrennungsöfen jeweils viele Vor­ teile besitzen, ist ihnen jedoch ein ungelöstes Problem gemeinsam, nämlich die Frage, ob der Abfall vollständig verbrannt wird. Während der Verbrennung werden viel Asche, Staub und hohe Temperaturen erzeugt. Die allgemein übliche Verfahrensweise ist die, den Staub herauszuwi­ schen und wegzuwerfen, die Asche aus dem Kamin in die Umgebung zu blasen und die hohe Temperatur zu nutzen, um Wasser zu erwärmen. In diesem Fall verschmutzen der weggeworfene Staub und die in die Umgebung geblasene Asche die Umwelt, wobei insbesondere die Asche unvoll­ ständig verbrannte Stoffe enthält.

In der deutschen Patentschrift 42 30 311 wird ein Verfahren und ein Verbrennungsofen beschrieben, mit deren Hilfe es gelingt, überwiegend organische Abfälle gleichmäßig zu ver­ brennen. Dabei weist der Verbrennungsofen zwei übereinander angeordnete Engstellen auf, die durch Kipproste gebildet werden. Der obere Kipprost dient im wesentlichen dazu, die Feststoffe einer Vorverbrennung zu unterwerfen und gleich­ mäßig dem auf dem unteren Rost befindlichen Glutbett zuzu­ führen, in welchem dann eine vollständige Vergasung er­ folgt. Durch Drehbewegungen der beiden Roste wird ein gleichmäßiger Durchlauf des Materials erreicht.

Die Offenlegungsschrift 27 12 684 beschreibt einen Verbren­ nungsofen, insbesondere zur Verbrennung von Abfall, beste­ hend aus einer Verbrennungskammer mit Anordnungen zur Zu­ fuhr von Primärluft und einem Rost zur Aufnahme der zu ver­ brennenden Stoffe und Anordnungen zur Zufuhr von Zusatz­ luft, wodurch eine vollständige Verbrennung erreicht werden soll.

Die deutsche Patentschrift 13 01 868 beschreibt eine Schachtfeuerung zur Müllverbrennung mit einer Verbrennungs­ zone im unteren Schachtteil, die durch von einem äußeren ringförmigen Windkanal ausgehende Windkanäle mit Verbren­ nungsgas versorgbar ist.

Keine dieser Druckschriften beschreibt ein Verfahren, durch das eine vollständige, wiederholte zyklische Verbrennung erreicht werden kann.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abfallverbrennungsofen für eine vollständige, wiederholte zyklische Verbrennung zu schaffen. Dabei wird die hohe Verbrennungstemperatur genutzt, um Dampf für die Stromgewinnung zu erzeugen. Außerdem verbessert die vorliegende Erfindung den Rost und den Aschejektor.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Abfallverbrennungsofen, der die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale besitzt. Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen gerichtet.

Die vorliegende Erfindung schafft einen Abfallverbren­ nungsofen, der einen Verbrennungsofen, eine Filtervor­ richtung sowie einen Aschejektor umfaßt, wobei der Verbrennungsofen innen und außen rohrförmig ist, sich im oberen Abschnitt ein Beschickungstrichter nach außen erstreckt, in den ein Luftventil sowie eine nach innen öffnende Sperrklappe angeordnet sind und um den Brennraummantel herum drei Gebläsesätze montiert sind, die tangential zur Außenwand des Brennraummantels angeordnet sind, wobei die Schnittstelle zwischen den Gebläseblasrohren und der Brennraumaußenwand abgedichtet ist; an der Wand der Brennkammer auf der gleichen Tan­ gente, auf der das Gebläse angeordnet ist, ein Lufteinlaß angeordnet ist, in der Nähe der Oberseite der Brennkammer obere und untere Führungsplatten befestigt sind, zwischen denen ein Brennraum mit genau berechneter Höhe ausgebil­ det ist, wobei die oberen und unteren Führungsplatten radial und zueinander versetzt angeordnet sind; am oberen Ende des Brennraummantels eine große Abgasleitung ange­ schlossen ist, die mit einem Abgasgebläse und einer Filtervorrichtung verbunden ist; am Boden der Brennkammer ein Rost ausgelegt ist, bei dem der Boden von einem außenliegenden Motor mit Welle und Kette angetrieben wird, um einen Winkel zu verändern; unter dem Rost ein Abscheideraum vorhanden ist, wobei unterhalb des Abschei­ deraums ein trichterförmiger Aschkasten an einen Asche­ jektor angeschlossen ist;
die außerhalb des Brennraummantels am Ende der Abgasleitung aufgebaute Filtervorrichtung ein Wasserfil­ terbehälter ist, der an der Oberseite einen Einlaß be­ sitzt, wobei im oberen Teil innerhalb des Behälters mehrere Reihen von Sprühleitungen angeordnet sind, von oben bis zum Boden mehrere Filtermaterialschichten ausge­ legt sind und an der Seite des Bodens ein Wasserauslaß angeordnet ist;
der Aschejektor unterhalb des Aschkastens ange­ ordnet ist und dem Aschkasten gegenüberliegend eine durch einen Motor angetriebene Förderschnecke angeordnet ist, um die vom Aschkasten heruntergefallene Asche zu entneh­ men.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht des Abfallverbrennungs­ ofens der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht des Abfallverbrennungsofens der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Draufsicht, die die oberen und unteren Führungsplatten des Abfallverbrennungsofens der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht, die den Rost des Abfallverbrennungsofens der vorliegenden Erfin­ dung zeigt;

Fig. 5 eine Ansicht, die den Betrieb (Beschickung mit Abfall) des Abfallverbrennungsofens der vorlie­ genden Erfindung zeigt;

Fig. 6 eine Ansicht, die den Betrieb (Verbrennungs­ beginn) des Abfallverbrennungsofens der vorlie­ genden Erfindung zeigt;

Fig. 7 eine Ansicht, die den Betrieb (Rauchabgabe) des Abfallverbrennungsofens der vorliegenden Erfin­ dung zeigt;

Fig. 8 eine Ansicht, die den Betrieb (Drehen des Rostes und Auswerfen der Asche) des Abfallverbrennungs­ ofens der vorliegenden Erfindung zeigt; und

Fig. 9 eine Ansicht, die den Betrieb des Abfallverbren­ nungsofens der vorliegenden Erfindung zeigt.

Wie in den Fig. 1 bis 9 gezeigt, umfaßt die vorliegende Erfindung einen Verbrennungsofen 10, eine Filtervorrich­ tung 20 sowie einen Aschejektor 30, wobei der Verbrennungsofen 10 innen und außen rohrför­ mig ist, sich an seinem oberen Abschnitt ein Beschick­ ungstrichter 11 nach außen erstreckt, nahe dem äußeren Ende des Trichters 11 ein Luftventil 111 und eine nach innen öffnende Sperrklappe 112 angeordnet sind und um den Brennraummantel 101 drei Gebläsesätze 12 aufgebaut sind, die tangential zur Außenwand des Brennraummantels 101 angeordnet sind, wie in Fig. 2 gezeigt ist; zwischen der Brennkammerwand 102 und der Innenwand des Brennraumman­ tels 101 ein Zwischenraum vorhanden ist, die gesamte Brennkammerwand 102 mit vielen Lufteinlässen 103 versehen ist, die auf die gleiche Tangente wie die Gebläse 12 außerhalb des Brennraummantels 101 gerichtet sind, im oberen Abschnitt dem von der Brennkammerwand 102 um­ schlossenen Raum obere und untere Führungsplatten 13, 14 befestigt sind, wobei die unteren Führungsplatten 14 oberhalb der Gebläse 12 angeordnet sind und beide Füh­ rungsplatten 13, 14 den Ofenkörper in zwei Brennräume teilen, wobei unterhalb der ersten Führungsplatte 14 der erste Brennraum 104 und zwischen den beiden Führungsplat­ ten 13, 14 der zweite Brennraum 105 angeordnet ist und wobei beide Führungsplatten 13, 14 mit zueinander ver­ setzten radialen Öffnungen 131, 141 angeordnet sind, wie in Fig. 3 gezeigt ist; am oberen Ende des Verbrennungs­ ofens 10 eine große Abgasleitung 15 angeschlossen ist, in der ein Abgasgebläse 151 angeordnet ist und die an die Filtervorrichtung 20 angeschlossen ist; am Boden des Verbrennungsofens 10 ein Rost 16 ausgelegt ist, der Rost 16 ein Gestell 161 umfaßt, das auf den parallelen Wellen 162 montiert ist, wobei ein Ende der Wellen 162 aus dem Verbrennungsofen 10 herausragt und am Kettenritzel 163 befestigt ist, wobei eine durch einen Motor 162 angetrie­ bene Kette den Rost 16 auf jeder Welle 162 dreht, um das Gestell 161 zu kippen, wie in Fig. 4 gezeigt ist; unter dem Rost 16 ein Abscheideraum 106 angeordnet ist, dessen eine Seite mit einem Abscheidegebläse 17 tangential zur Ofenwand verbunden ist, unterhalb des Abscheideraums 106 ein trichterförmiger Aschkasten 18 angeordnet ist und unterhalb des Verbrennungsofens 10 ein Aschejektor 30 angeordnet ist, der dem Aschkasten 18 gegenüberliegt;
die außerhalb des Verbrennungsofens 10 aufgebaute Filtervorrichtung 20, die am äußeren Ende der Abgaslei­ tung 15 angeschlossen ist, ein Wasserfilterbehälter 21 ist, der am oberen Ende einen Einlaß 22 besitzt, der mit der Abgasleitung 15 verbunden ist, wobei im oberen Ab­ schnitt des Behälters 21 mehrere Sprühleitungen 23 ange­ ordnet sind, im Behälter 21 von oben bis zum Boden meh­ rere Filtermaterialschichten 24 ausgelegt sind und seit­ lich am Boden des Behälters 21 ein Wasserauslaß 25 ange­ ordnet ist; und
der unterhalb des Aschkastens 18 des Verbren­ nungsofens 10 angeordnete Aschejektor 30 eine Förder­ schnecke 31 besitzt, die von einem Motor 32 angetrieben wird, um Asche aus dem Ascheauslaß 33 auszuwerfen.

Wie in Fig. 5 gezeigt, wird im Betrieb der Abfall 40 durch den Beschickungstrichter 11 in den Verbrennungsofen 10 geladen, wobei der Abfall 40 durch sein Eigengewicht die Sperrklappe 112 öffnet, während vom Luftventil 111 eine kräftige Luftströmung nach unten geblasen wird, um die Luftströmung vom Verbrennungsofen 10 nach außen abzuschneiden, um zu verhindern, daß die heiße Luftströ­ mung nach außen dringt; der Abfall 40 fällt längs der Brennofenwand in den ersten Brennraum 104 innerhalb der Brennkammerwand 102, wird kreisförmig um die Brennkammer­ wand 102 geblasen, woraufhin durch die in der gesamten Brennkammerwand 102 angeordneten Lufteinlässe 103 eine starke Luftströmung in die durch die Brennkammerwand 102 definierte Brennkammer geblasen wird, wodurch längs der Brennkammerwand 102 eine Wirbelströmung entsteht, die das Feuer und den Abfall 40 in der Mitte der Brennkammer umgibt, wobei ein Abscheidegebläse 17 zur Unterstützung der Verbrennung eine Luftströmung in den Abscheideraum 106 bläst, wodurch eine verbrennungsunterstützende Luft­ strömung durch die Zwischenräume des Rostes 16 nach oben strömt, um dem ersten Brennraum 104 ausreichend Sauer­ stoff zuzuführen, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Neben der Asche 41 des verbrannten Abfalls 40 werden während der Verbrennung in der Brennkammer 102 viele Teilchen 42 gebildet, die zusammen mit dem bei der Verbrennung er­ zeugten heißen Luftstrom aufsteigen und durch die Öffnung 141 der unteren Führungsplatte 14 in den zweiten Brenn­ raum 105 zwischen den oberen und unteren Führungsplatten 13, 14 aufsteigt, da die oberen und unteren Führungsplat­ ten 13, 14 gegeneinander versetzt sind, so daß die im er­ sten Brennraum 104 unvollständig verbrannten Teilchen 42 nicht durch die Öffnung 131 der oberen Führungsplatte 13 entweichen können, sondern zwischen den oberen und unte­ ren Führungsplatten 13, 14 zirkulieren und aufgrund der hohen Temperatur einer zweiten Verbrennung unterliegen, wobei die bei der zweiten Verbrennung erzeugte hohe Temperatur den Abfall 40 im ersten Brennraum 104 trocknen kann; sofern die Teilchen 42 vollständig zu Asche 43 verbrannt werden, entweicht die Asche nach der zweiten Verbrennung durch die Öffnung 131 der oberen Führungs­ platte 13 zusammen mit der heißen Wirbelluftströmung in die Abgasleitung 15 am oberen Ende des Verbrennungsofens 10, woraufhin das Abgasgebläse 151 die heiße Luftströ­ mung, die die Asche 43 enthält, in den Lufteinlaß 22 der Filtervorrichtung 20 und in den Wasserbehälter 21 bläst, wo sich die aschehaltige heiße Luftströmung mit dem aus den Sprühleitungen 23 gesprühten Wasser mischt und durch die mehreren Filtermaterialschichten 24 gefiltert wird, wobei sich die Asche auf den Filtermaterialschichten 24 ablagert und das gereinigte Wasser aus dem Wasserauslaß 25 am Boden des Wasserbehälters 21 abfließt, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Andererseits lagert sich im Verbren­ nungsofen 10 die verbrannte Asche 41 auf dem Rost 16 ab, wobei nach der vollständigen Verbrennung des Abfalls 40 im Verbrennungsofen 10 zu Asche der außerhalb des Ofens befindliche Motor 165 die Kette 164, die Kettenritzel 163 und die Wellen 162 antreibt, so daß das Gestell 161 gekippt wird, um die auf dem Rost 16 abgelagerte Asche in den Aschkasten 18 zu entleeren, wobei durch die Trichter­ form des Aschkastens 18 die gesamte Asche 41 nach unten in den Aschejektor 30 direkt unterhalb des Brennofens 10 rutscht, wie in Fig. 8 gezeigt ist; der Motor 32 des Aschejektors 30 treibt die Förderschnecke 31 an, so daß die Förderschnecke 31 die Asche 41 aus dem Ascheauslaß 33 fördert, wie in Fig. 8 gezeigt ist.

Gemäß der obenerwähnten Ausführungsform besitzt die vorliegende Erfindung folgende Eigenschaften:

• 1. Der Beschickungstrichter 11 besitzt ein Luftventil 111 sowie eine Sperrklappe 112, wobei dann, wenn der Abfall 40 in den Verbrennungsofen 10 gedrückt wird, die heiße Luftströmung nicht entweichen kann, wodurch Energie eingespart wird und gleichzeitig verhindert wird, daß die entweichende heiße Luftströmung eine Bedienungsperson verletzen kann.
• 2. Der Beschickungstrichter 11 ist mit einer Sperrklappe 112, einem Blasrohr 121 der Gebläse 12 und mit einem abgedichteten Rahmen am Brennraummantel 101 angesetzt, so daß der hohe Ausdehnungsdruck ausschließlich durch die Abgasleitung am oberen Ende des Verbrennungsofens 10 entweichen kann.
• 3. Die Gebläse 12 sind um den Brennraummantel 101 ange­ ordnet, wobei die Luft zuerst in den Zwischenraum zwi­ schen dem Brennraummantel 101 und der Brennkammer und dann tangential zur Brennkammerwand 102 durch die Lufteinlässe 103 in die Brennkammer selbst geblasen wird, wobei die Luftströmung eine Wirbelluftströmung längs der Zwischenraumwand der Brennkammer ausbilden kann, um die Kammerwand vom Feuer in der Mitte der Kammer zu trennen, während die von den Gebläsen 12 eingeblasene Luftströmung die Kammerwand kühlen kann, so daß das Material der Kammer ein gewöhnliches wärmebeständiges Material sein kann und es nicht erforderlich ist, ein besonders teue­ res, spezielles hitzebeständiges Material zu verwenden, so daß in diesem Fall die Lebensdauer der Kammer verlän­ gert werden kann.
• 4. Da die durch die Lufteinlässe 103 der Kammerwand des Verbrennungsofens eingeblasene Luftströmung sehr gleich­ mäßig ist, fördert sie die Verbrennung des Abfalls 40, wobei die Luftströmung genug Luft zuführt, so daß die Luft in die Zwischenräume des Abfalls strömt und so die Verbrennung fördert.
• 5. Wie oben erwähnt sind die oberen und unteren Führungs­ platten 13, 14 versetzt angeordnet, so daß zwischen die­ sen der zweite Brennraum 105 gebildet wird, in dem die unverbrannten Teilchen vollständig verbrannt werden, wobei die hohe Temperatur verwendet wird, um den Abfall 40 im ersten Brennraum 104 zu trocknen.
• 6. Die Filtervorrichtung 20 filtert die vom Verbrennungs­ ofen 10 über die Abgasleitung 15 abgegebene Asche, die auf den im Wasserbehälter befindlichen Filterschichten abgelagert wird, so daß sie nicht in die äußere Umgebung entweichen und diese verschmutzen kann.
• 7. Der drehbare Rost 16 dient dazu, durch ihn die Asche zu entnehmen, um die Luftströmung gleichmäßig zu halten.
• 8. Mit der im Aschejektor 30 angeordnete Förderschnecke 31 kann die in den Aschkasten 18 gefallene Asche ohne manuelle Hilfe vollständig entfernt werden.

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß zwischen der Abgasleitung 15 und der Filter­ vorrichtung 20 ein Wärmetauscher 50 angeordnet werden kann, mit dem die während der Verbrennung erzeugte hohe Temperatur genutzt werden kann, um Wasser zu erhitzen und Dampf für die Stromgewinnung zu erzeugen.

Claims (3)

1. Abfallverbrennungsofen, mit einem Verbrennungs­ ofen (10), einer Filtervorrichtung (20) sowie einem Aschejektor (30),
wobei der Abfallverbrennungsofen innen und außen rohr­ förmig ist, außen am Verbrennungsofen (10) ein Beschick­ ungstrichter (11) angeordnet ist, nahe dem äußeren Ende des Beschickungstrichters (11) ein Luftventil (111) und eine Sperrklappe (112) angebracht sind; um den Verbren­ nungsofen (10) drei Gebläsesätze (12) angeordnet sind, die Schnittstelle der Verbindung zwischen den Blasrohren (121) der Gebläse (12) und der Brennraumwand (101) abge­ dichtet ist, wobei die Gebläse (12) tangential zur Brenn­ raumwand (101) angeordnet sind, zwischen der Brennraum­ wand (101) und einer Brennkammerwand (102) ein Zwischen­ raum vorhanden ist und die gesamte Brennkammerwand (102) mit vielen Lufteinlässen (103) versehen ist, die Luftein­ lässe (103) auf die gleiche Tangente wie die Gebläse (12) ausgerichtet sind, im oberen Abschnitt des Verbrennungs­ ofens (10) obere und untere Führungsplatten (13, 14) befestigt sind, wobei die Platten (13, 14) radial ange­ ordnete Öffnungen (131, 141) besitzen, am oberen Ende des Verbrennungsofens (10) eine große Abgasleitung (15) angeschlossen ist, die den Verbrennungsofen (10) mit der Filtervorrichtung (20) verbindet; im unteren Teil des Verbrennungsofens (10) ein drehbarer Kipprost (16) ausge­ legt ist; unter dem Rost (16) ein Abscheideraum (106) vorhanden ist, an dessen einer Seite tangential zur Wand des Abscheideraums (106) ein Gebläse angeschlossen ist; und unterhalb des Abscheideraums (106) ein trichterförmi­ ger Aschkasten (18) angeordnet ist, der mit einem Asche­ jektor (30) unter dem Brennofen (10) verbunden ist;
die am äußeren Ende der Abgasleitung (15) des Verbrennungsofens (10) angeordnete Filtervorrichtung (20) ein Wasserfilterbehälter (21) mit einem Lufteinlaß (22) am oberen Ende, mehreren ausgelegten Filtermaterial­ schichten (24) sowie einem Wasserauslaß (25) an der Seite des Bodens ist;
der unterhalb des Verbrennungsofens (10) angeord­ nete Aschejektor (30) einen Motor (32) enthält, der eine Förderschnecke (31) antreibt;
der Abfall (40) durch den Beschickungstrichter (11) in den Verbrennungsofen (10) gedrückt wird, um dort zu verbrennen, die Gebläse (12) und das Abscheidungsge­ bläse zur Förderung der Verbrennung eine seitliche Luft­ strömung einblasen, im Innern der Brennkammer (104) durch die Gebläse (12) eine Wirbelströmung ausgebildet wird, und die unverbrennten Teilchen zusammen mit dem heißen Luftstrom in den zweiten Brennraum (105) zwischen den oberen und unteren Führungsplatten (13, 14) aufsteigen, um dort erneut verbrannt zu werden, wobei nach der Ver­ brennung die Teilchen zu Asche werden, zusammen mit dem heißen Luftstrom durch die Abgasleitung (15) zur Wasser­ filtervorrichtung (20) strömen, sich dort mit Wasser vermischen und anschließend von den Filtermaterialschich­ ten (24) herausgefiltert werden; und
die Asche im Verbrennungsofen (10), die durch Umdrehen und Kippen des Rostes (16) in den Aschkasten (18) gefallen ist, anschließend durch Drehen der Förder­ schnecke (31) im Aschejektor (30) entnommen wird.

2. Abfallverbrennungsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten der oberen und unteren Führungsplat­ ten (13, 14) im Verbrennungsofen (10) mit radial verlau­ fenden Öffnungen (131, 141) versehen und versetzt ange­ ordnet sind, so daß sie die unverbrannten Teilchen daran hindern, direkt in die Abgasleitung (15) zu entweichen.

3. Abfallverbrennungsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rost (16) im unteren Abschnitt des Verbren­ nungsofens (10) mehrere Gestelle (161) umfaßt, die in gleichen Abständen an den Wellen (162) befestigt sind, wobei sich die Wellen (162) aus dem Verbrennungsofen (10) nach außen erstrecken und äußere Enden besitzen, an die Kettenritzel (163) angesetzt sind, die über eine Kette (164) von einem Motor (165) angetrieben werden, um die mehreren Gestelle (162) zu drehen und zu kippen.