DE19608002A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Schüttgut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Schüttgut, das Verunreinigungen enthält, bei dem das Schüttgut erhitzt und von einem gasförmigen Medium in lotrechter Richtung von unten nach oben durchströmt wird.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Verunreinigungen enthaltendem Schüttgut, die als ein Aufnahmebehälter ausbildet ist, der mit einer Heizungseinrichtung versehen ist und die einen gasdurchlässigen Tragboden aufweist, auf dem das Schüttgut aufliegt und unter dem die Heizungsein­ richtung angeordnet ist und bei der der Aufnahmebe­ hälter im Bereich seiner in lotrechter Richtung oberen Ausdehnung einen Gasabzug aufweist.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung dienen beispielsweise dazu, als Schüttgut ausgebildeten Erdboden zu dekontaminieren, der mit Kohlenwasserstoffverbindungen verunreinigt wurde. Be­ sonders häufig kommen derartige Verunreinigungen auf­ grund von Unfällen oder von unsachgemäßem Umgang mit Mineralöl vor. Verfahren zur Aufbereitung von derarti­ gem Schüttgut, das Kohlenwasserstoffverbindungen ent­ hält, sind in unterschiedlichen Varianten bekannt. Bei spielsweise ist es möglich, mit relativ geringem Auf­ wand eine biologische Reinigung durchzuführen. Eine derartige Reinigung erfordert jedoch einen erheblichen Zeitaufwand. Bei einer Verwendung von Bodenwaschanlagen hängt der Reinigungserfolg stark von der Zusammen­ setzung des Erdbodens ab, darüber hinaus verbleibt das umwelttechnische Problem der Entsorgung der ausge­ waschenen Stoffe.

Darüber hinaus sind auch thermische Verfahren bekannt, die beispielsweise eine Pyrolyse durchführen und zu sehr hohen Reinigungsgraden des Erdbodens führen. Auch derartige Verfahren sind aber sehr aufwendig. Ein Ver­ fahren, das sowohl eine relativ hohe Durchsetzge­ schwindigkeit erlaubt als auch eine vergleichsweise hohe Wirtschaftlichkeit aufweist, wird im Aufsatz "Einsatz von gasförmigen Brennstoffen zur Aufbereitung von kontaminierten Böden" von M. Kiefer und H.-J. Dittmann in der Zeitschrift "Gas/Wärme International", Band 43, 1994, Heft 7/8, Seite 353-357 beschrieben.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß auch dieses Verfahren sowohl bezüglich der Effektivität der Durchführung als auch hinsichtlich der gerätetechnischen Realisierung noch erheblich verbessert werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart anzu­ geben, daß bei relativ geringem verfahrenstechnischen Aufwand ein hoher Reinigungsgrad erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das gasförmige Medium mindestens zu einem Teil durch Verdampfung von im Schüttgut enthaltenem Wasser erzeugt wird, daß mindestens ein Teil der Verunreinigungen durch Anlagerung an dem das Schüttgut durchströmenden Wasserdampf ausgetragen werden, daß mindestens ein Teil des gasförmigen Mediums nach einer ersten Durchströmung des Schüttgutes mindestens ein weiteres Mal durch das Schüttgut hindurchgeleitet wird und daß in einer ersten Aufbereitungsphase das Schüttgut auf eine Temperatur im Bereich von 90°C bis 130°C aufgeheizt wird, diese Temperatur in einer Austreibungsphase beibehalten wird und im Anschluß an die Aufheizphase eine Temperphase mit einer Temperatur oberhalb von 130°C durchlaufen wird und daß die Austreibungsphase mindestens 40% der gesamten zeitlichen Dauer des Aufbereitungsprozesses ausmacht.

Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart anzu­ geben, daß bei hoher Reinigungseffektivität eine Viel­ zahl von Schüttgutchargen gereinigt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Tragboden als Metallkonstruktion ausgebildet ist, die in lotrechter Richtung mit Ausströmöffnungen ver­ sehen ist und auf einer Bodenisolierung aufliegt, in deren Bereich ein Heizkanal zur Aufnahme der Heizungs­ einrichtung angeordnet ist und daß oberhalb des Trag­ bodens blockartige Abdeckelemente angeordnet sind, zwischen denen sich Abstandsspalte erstrecken und daß die Bodenisolierung eine Tragfähigkeit von mindestens 1000 kg/qm aufweist.

Durch die Nutzung von innerhalb des Schüttgutes ver­ teiltem Wasser wird die Dampfbildung über den gesamten Bereich des Schüttgutes verteilt und hierdurch gegen­ über einer reinen Durchströmung mit Wasserdampf oder mit anderen Gasen ein guter Reinigungseffekt erzielt. Durch einen gegebenenfalls mehrmaligen Durchlauf des Wasserdampfes durch das Schüttgut hindurch wird der Reinigungseffekt nochmals verbessert. Die Beibehaltung einer Temperatur des Schüttgutes im Bereich von 90°C bis 130°C in einem erheblichen Bereich der zeitlichen Ausdehnung des Aufbereitungsprozesses ermöglicht einen hohen Reinigungseffekt bei möglichst geringen Energie­ verlusten. Die konkret zu wählende Temperatur ist ab­ hängig von einem für die Durchführung des Prozesses gewählten Druck. Es kann sowohl eine hohe Chargenanzahl als auch eine Vielzahl unterschiedlicher Chargenzu­ sammensetzungen dekontaminiert werden.

Die Auflage des Tragbodens aus Metall auf der Bodeniso­ lierung ermöglicht es, den Tragboden mit relativ geringer Dicke, beispielsweise als Metallrost, auszubilden und hierdurch ein Verziehen aufgrund der einwirkenden Temperaturen zu vermeiden bzw. erheblich herabzusetzen. Aufgrund der vorliegenden relativ dünnen Ausbildung des Tragbodens wird dieser durch das aufliegende Gewicht relativ plan gehalten und gegen die von der Bodenisolierung bereitgestellte Fläche gedrückt. Die Integration der Heizungseinrichtung in den Heizkanal im Bereich der Bodenisolierung ermöglicht eine hochwirksame, gerichtete Wärmeabstrahlung in den Bereich des Tragbodens und durch die Abstandsspalte zwischen den Abdeckelementen auf dem Tragboden wird eine Gaszirkulation durch das Schüttgut hindurch unterschützt. Die gewählte Tragfähigkeit für die Bodenisolierung gewährleistet eine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegen die einwirkenden Gewichtskräfte.

Unter Verunreinigungen sind sowohl bei Zimmertemperatur bereits flüssige als auch durch entsprechende Temperierung oder anderweitige Behandlung verflüssig­ bare Substanzen zu verstehen. Ebenfalls lösbare oder feinverteilbare Substanzen.

Zur Bereitstellung einer Steuerbarkeit des Heizungsvor­ ganges wird vorgeschlagen, daß die Aufheizung mit einem Gasbrenner durchgeführt wird.

Eine bevorzugte Anwendung besteht darin, daß aus dem Schüttgut kohlenwasserstoffhaltige Verunreinigungen extrahiert werden.

Zur Bereitstellung einer hohen Umweltverträglichkeit ist es vorgesehen, daß die extrahierten Verunreinigun­ gen im Bereich des Gasbrenners verbrannt werden.

Die zeitliche Effektivität des Reinigungsvorganges kann dadurch unterstützt werden, daß aus dem Schüttgut aus­ tretende Gasanteile sowie Dampfanteile aus dem Bereich eines Gassammelraumes abgeleitet werden.

Eine lange Betriebsfähigkeit auch bei hohen Prozeß­ temperaturen wird dadurch unterstützt, daß die Abdeck­ elemente als Schamottsteine ausgebildet sind.

Eine raumsparende Ausführungsform unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer Temperatur oberhalb des Tau­ punktes an metallischen Strukturen kann dadurch bereit­ gestellt werden, daß die Heizungseinrichtung im Bereich eines Heizmodules angeordnet ist, das eine im wesent­ lichen T-förmige Querschnittstruktur aufweist.

Zur Unterstützung einer vorteilhaften Gaszirkulation und zur Bereitstellung eines räumlichen ausgedehnten Hochtemperaturverbrennungsbereiches wird vorgeschlagen, daß innerhalb des Heizkanales ein Mantelrohr angeordnet ist, innerhalb dessen sich ein Flammrohr erstreckt.

Zur Erleichterung von Beladungs- und Entladungsvor­ gängen wird vorgeschlagen, daß der Aufnahmebehälter einen abnehmbaren Deckel aufweist.

Eine stabile und dennoch zur Vermeidung von Verwindun­ gen ausreichend weiche Deckelkonstruktion wird dadurch bereitgestellt, daß der Deckel aus einer metallischen Deckelwanne, einer in der Deckelwanne angeordneten Deckelisolierung und einem Deckelabschluß ausgebildet ist.

Die Festigkeit des Deckels kann dadurch unterstützt werden, daß die Deckelisolierung aus steggerichteten Mineralfasern ausgebildet ist, die sich mit ihren Faserlängsrichtungen im wesentlichen in lotrechter Richtung erstrecken.

Zur Bereitstellung einer ausreichenden Gasdichtigkeit wird vorgeschlagen, daß der Deckel mit einer expan­ dierbaren Dichtung versehen ist.

Zur Vermeidung eines Eindringens von säurehaltigem Kondensat in den Dichtungsbereich wird vorgeschlagen, daß der Deckel im Bereich seiner dem Schüttgut zuwend­ baren Ausdehnung mit einer umlaufenden Tropfkante ver­ sehen ist.

Zur Vermeidung einer unzulässigen Erhitzung von flexiblen Dichtungen wird vorgeschlagen, daß ein Trag­ schenkel als Auflagefläche für die expandierbare Dichtung im Bereich eines Kühlbleches angeordnet ist.

Eine Aufteilung der Vorrichtung in technologisch auf­ wendige Bereiche sowie Verschleißbereiche wird dadurch unterstützt, daß der Aufnahmebehälter modular ausge­ bildet ist und außer dem Heizmodul und dem Deckel mit einem das Schüttgut umschließenden Kammermodul, einem das Heizmodul halternden Tragrahmen sowie einem Be­ triebsmodul zur Bereitstellung von Betriebsmitteln aus­ gebildet ist.

Zur Bereitstellung zweckmäßiger Temperaturgradienten im Wandungsbereich wird vorgeschlagen, daß das Kammermodul mit einer relativ zu einer Wandung außenseitig ange­ ordneten Kammerisolierung und das Heizmodul mit einer relativ zu einer Metallwandung innenseitig angeordneten Bodenisolierung versehen ist.

Eine Rißbildung sowie eine Ausbildung von Verwindungen aufgrund von Temperaturdehnungen kann dadurch vermin­ dert oder ausgeschlossen werden, daß das Heizmodul min­ destens bereichsweise gleitfähig im Bereich des Trag­ rahmens aufliegt.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer teil­ weise geschnittenen containerartig und transportabel ausgebildeten Vorrichtung zur Aufbereitung von Schüttgut,

Fig. 2 eine perspektivische Draufsicht in teilweise geschnittener Darstellung auf ein Heizmodul der - Vorrichtung,

Fig. 3 eine geschnittene teilweise Querschnittdar­ stellung durch die Bodenisolierung im Bereich des Heizkanales,

Fig. 4 eine geschnittene teilweise Darstellung durch eine im Bereich des Heizkanales angeordnete rohrförmige Heizeinrichtung, im Bereich eines Überganges eines Düsenstockes in ein Flammrohr sowie ein das Kernstrahlrohr umgebendes Mantelstrahlrohr,

Fig. 5 eine Skizze zur Veranschaulichung des Aufbaues eines Versorgungsmodules bei stark gestauchter Darstellung des Heizmodules und eines Kammer­ modules zur Aufnahme des Schüttgutes,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Ver­ schlußdeckels für das Kammermodul,

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung des Kammer­ modules zur Aufnahme des Schüttgutes,

Fig. 8 eine Funktionsskizze zur Veranschaulichung der Gestaltung einer Sekundärdichtung mit Kammerung,

Fig. 9 einen Querschnitt durch die Sekundärdichtung ohne Kammerung,

Fig. 10 eine teilweise Darstellung eines Querschnittes gemäß Schnittlinie X-X in Fig. 6,

Fig. 11 eine teilweise Darstellung eines Querschnittes gemäß Schnittlinie XI-XI in Fig. 6,

Fig. 12 eine teilweise Darstellung eines Querschnittes gemäß Schnittlinie XII-XII in Fig. 6,

Fig. 13 eine teilweise Darstellung eines Querschnittes im Bereich eines Überganges des Deckels zur Seitenwandung des Kammermodules mit speziellem Kühlblech sowie Übergangsisolierung,

Fig. 14 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie XIV-XIV in Fig. 7,

Fig. 15 eine teilweise Darstellung eines Querschnittes durch den Behälter zur Veranschaulichung der Anbringung einer Außenisolierung im Bereich des Kammermodules und einer Innenisolierung im Bereich des Heizmodules,

Fig. 16 eine teilweise schematische Seitenansicht der containerartigen transportablen Vorrichtung, die auf einem Tragrahmen zur Kompensation von Temperaturausdehnungen gleitfähig gelagert ist,

Fig. 17 eine teilweise Darstellung eines Querschnittes zur Veranschaulichung einer Stutzendurch­ führung und

Fig. 18 eine weitere teilweise Querschnittdarstellung zur Veranschaulichung einer isolierten Stutzendurchführung mit Wärmeableitung.

Der grundsätzliche Aufbau der Vorrichtung ergibt sich aus der Darstellung in Fig. 1. Es ist erkennbar, daß die Vorrichtung modular ausgebildet ist. Die Dimensionierung ist derart gewählt, daß ein Transport mit einem Lkw möglich ist. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Heizmodul (1), einem Kammermodul (2), einem Deckel (3) und einem Betriebsmodul (4). Das Heizmodul schließt die Vorrichtung in lotrechter Richtung nach unten ab und wird von einem Tragrahmen (5) gehalten. Der Tragrahmen (5) besteht im wesent­ lichen aus zwei L-förmigen Trägern (6) die von Traversen (7) miteinander verbunden sind. Zur Ermög­ lichung einer Handhabung mit üblichen Ladevorrichtungen von Containerfahrzeugen erstreckt sich zwischen den Trägern (6) darüber hinaus eine Kupplungsstange (8).

Das Heizmodul (1) ist mit einer äußeren Metallwandung (9) versehen. Die Metallwandung (9) spannt einen im wesentlichen T-förmigen Innenraum auf, in die eine Bodenisolierung (10) eingesetzt ist. Die Bodeniso­ lierung (10) ist mit einer hohen mechanischer Belast­ barkeit versehen. Die Belastbarkeit beträgt mindestens 1000 kg/qm, vorzugsweise mindestens 1 kg/cm², besonders bevorzugt mindestens 10 kg/cm². In Richtung einer Containerlängsachse (11) erstreckt durch die Boden­ isolierung (10) hindurch ein Heizkanal (12). Insbe­ sondere ist daran gedacht, den Heizkanal (12) als nutförmige Vertiefung im Bereich der dem Kammermodul (2) zugewandten Ausdehnung der Bodenisolierung (10) anzuordnen. Der Heizkanal (12) erstreckt sich dabei im wesentlich symmetrisch entlang der Containerlängsachse (11) im Bereich des senkrechten Schenkels des T-Profiles des Heizmoduls (1).

Auf der Bodenisolierung (10) liegt ein Tragboden (13) auf, der mit senkrecht orientierten Ausströmöffnungen (14) versehen ist. Oberhalb des Tragbodens (13) sind blockartige Abdeckelemente (15) angeordnet. Die Abdeck­ elemente (15) können beispielsweise als Schamottsteine oder andersartige plattenförmige Gegenstände ausgebil­ det sein. Zwischen den Abdeckelementen (15) erstrecken sich Abstandsspalte (16) zur Ermöglichung einer Gaszir­ kulation. Der Tragboden kann aus Lochblechen oder Gitterstreben ausgebildet sein.

Das Kammermodul (2) weist eine Kammerwandung (17) auf, die mit einer einem Kammerinnenraum (18) abgewandt an­ geordneten Kammerisolierung (19) versehen ist. Insbe­ sondere ist daran gedacht, die Wandung (17) metallisch auszubilden und aus einem sickenförmig verlaufenden Blech zu gestalten.

Der Deckel (3) besteht aus einer Deckelwanne (20), einer in der Deckelwanne (20) angeordneten Deckeliso­ lierung (21) und einem die Deckelwanne (20) ver­ schließenden Deckelabschluß (22).

Das Heizmodul (1), das Kammermodul (2), der Deckel (3) und das Betriebsmodul (4) sind derart miteinander ver­ bunden, daß der mobile Behälter gasdicht ausgebildet ist. Der Deckel besteht aus einem säure- und hitzebe­ ständigen Material. Das Kammermodul (2) ist vorzugs­ weise aus einem warmfesten Stahl ausbildet, der vor­ zugsweise verschweißt ist. Das Heizmodul (1) weist zu­ sätzlich zur Bodenisolierung (10) eine äußere Abschluß­ isolierung (23) zur Gewährleistung einer taupunktüber­ schreitenden Temperatur im Bereich eines Überganges der Metallwandung (9) zur Bodenisolierung (10) auf.

Das in Fig. 2 dargestellte Heizmodul (1) wird vorzugs­ weise aus warmfesten Stahl in gasdichter Ausführung gefertigt. Hochgezogene Seitenwände (24) sowie Quer­ schotte (25) werden vorzugsweise gesickt. Eine Boden­ platte (26), innere Seitenwände (27), Bodenbleche (28) sowie eine hintere Querwand (29) werden vorzugsweise ungesickt und mit Beulstreifen (30) ausgestattet ausge­ führt. Die Seitenwände (24) sowie die Querschotte (25) werden in lotrechter Richtung oben durch umlaufende Flansche (31) begrenzt. Die Flansche (31) weisen lös­ bare Elemente (32) zum Verbinden des Heizmodules (1) mit dem Kammermodul (2) auf. Ebenfalls ist eine Ver­ schweißung denkbar.

Die Bodenisolierung (10) besteht aus einem hoch hitze­ beständigen Werkstoff. Innerhalb des Heizkanales (12) erstreckt sich ein wärmeabstrahlendes Mantelrohr (33).

Fig. 3 veranschaulicht in einem Querschnitt die Ein­ bausituation des Mantelrohres (33) innerhalb des Heizkanales (12). Es ist erkennbar, daß sich im Über­ gangsbereich der Bodenisolierung (10) zum Heizkanal (12) aufgrund der hohen Isolationsfähigkeit der Boden­ isolierung (10) ein Hochtemperaturbereich (34) aufbaut, der zu einer erheblichen Wärmerückstrahlung in den Heizkanal (12) und damit zu einer sehr hohen effektiven Nutzabstrahlung (35) führt.

Fig. 4 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Gasbrenner (36), der im Bereich des Heizmodules (1) angeordnet ist. Der Gasbrenner (36) leitet eine Brenn­ flamme (37) in ein Flammrohr (38) ein, das beispiels­ weise aus Keramik ausgebildet ist. Das Flammrohr (38) ist vom Mantelrohr (33) umgeben. Zur Ermöglichung einer Gaseinströmung der Brüdendämpfe ist zwischen dem Gas­ brenner (36) und dem Flammrohr (38) ein Abstand (39) vorgesehen. Das Mantelrohr (33) besteht aus Mantel­ rohrsegmenten (40), zwischen denen sich jeweils Segmentabstände (41) erstrecken. Die Segmentabstände (41) ermöglichen eine Gaseinströmung (42). Durch den Abstand (39) ist es möglich, eine Gasrückführung (43) im Bereich der Brennflamme (37) vorzusehen.

Fig. 5 zeigt schematisch die Zuordnung des Betriebsmo­ duls (4) zum Heizmodul (1) und dem Kammermodul (2)′ wobei die Dimensionierung des Betriebsmoduls (4) zur Ermöglichung einer übersichtlichen Darstellung erheb­ lich gestreckt dargestellt wurde. Im Bereich des Kammermoduls (2) ist erkennbar, daß innerhalb des Kammerinnenraumes (18) Schüttgut (44) angeordnet ist, oberhalb dessen ein Gassammelraum (45) vorgesehen ist.

Im Bereich des Gassammelraumes (45) ist ein Gasabzug (46) angeordnet, der in einen Wärmetauscher (47) ein­ mündet. Durch den Wärmetauscher (47) hindurch erstreckt sich eine Rauchgasleitung (48). Die Rauchgasleitung (48) führt Rauchgas des Gasbrenners (36) ab. Der Wärme­ tauscher (47) ist an eine Brüdenpumpe (49) ange­ schlossen, die von einem Motor (50) angetrieben ist. Die Brüdenpumpe (49) leitet aus dem Gassammelraum (45) austretenden Wasserdampf sowie kondensiertes Wasser über einen Brüdeneinlaß (51) in den Bereich des Heiz­ modules (1). Ein zweiter Wärmetauscher (52) führt über eine Luftpumpe (53), die von einem Motor (54) ange­ trieben ist, von einer Luftleitung (55) in den Bereich des zweiten Wärmetauschers (52) geleitete und dort vor­ gewärmte Luft über entsprechende steuerbare Ventile (56, 57) in den Bereich des Gasbrenners (36). Hierdurch wird der für die Verbrennung erforderliche Luftsauer­ stoff zugeführt.

Der Gasbrenner (36) ist darüber hinaus über Ventile (58, 59) an eine Brennstoffzuführung (60) ange­ schlossen. Als Brennstoff kann beispielsweise Gas oder Öl eingesetzt werden.

Das Betriebsmodul (4) umschließt mit einer Modulwandung (61) einen Betriebsinnenraum (62). Außer den bereits beschriebenen Bauelementen enthält der Betriebsinnenraum (62) darüber hinaus eine Vielzahl von Sekundäraggregaten.

Fig. 6 zeigt in einer perspektivischen Darstellung die Gestaltung des Deckels (3). Es ist erkennbar, daß ent­ lang eines Deckelrandes (63) eine Vielzahl von Ver­ riegelungselementen (64) angeordnet sind, die als Fall­ haken ausgebildet sein können. Für eine Handhabung des Deckels sind Dreh- und kippbare Hebeaugen (65) vorge­ sehen.

Fig. 7 veranschaulicht in einer perspektivischen Dar­ stellung den Aufbau des Kammermoduls (2). Die Wandungen (17) sind durch Sicken (66) ausgesteift. In lotrechter Richtung als oberer und unterer Abschluß weisen die Wandungen (17) umlaufende gasdicht verschweißte Flansche (67, 68) auf. Im Bereich der Flansche (67, 68) kann eine hohe Steifigkeit erreicht werden. In zentralen Bereichen der Wandung (17) wird eine hohe Kompensationsfähigkeit für temperaturbedingte Dehnungen erreicht, hierdurch wird die Gefahr von Rißbildungen und plastischen Verformungen reduziert. Am oberen Flansch (67) ist ein Winkelprofil (69) aufgeschweißt. Das Winkelprofil (69) dient als Aussteifung, als Kühl­ rippe, als Dichtflansch und zur Befestigung von Wider­ lagern (70) für die Verriegelungselemente (64). Zur Reduzierung der Wärmeverluste und zur Senkung der Oberflächentemperatur im Bereich einer äußeren Ober­ fläche ist die Wandung (17) außenseitig mit der Kammer­ isolierung (19) versehen. Die Kammerisolierung (19) wird mit Hilfe einer Blechabdeckung (71) befestigt und im Bereich von Haltewinkeln (72) wasserdicht abgedeckt sowie gegen mechanische Beschädigungen geschützt.

In Fig. 8 ist eine für den Deckel (3) vorgesehene Sperrdichtung (84) in einer Querschnittdarstellung abgebildet. Die Sperrdichtung (84) weist eine Außen­ wandung (74) auf, in die ein drahtverstärktes Glasge­ webe eingebettet sein kann, um eine Verstärkung hervor­ zurufen. Die Dichtung (84) ist in ein Halteprofil (85) eingesetzt, das über Schweißnähte (76) mit dem Deckel (3) verbunden ist. Das Halteprofil (85) spannt hierbei ein sich in eine dem Deckel (3) abgewandte Richtung erstreckendes U-Profil auf. Innerhalb des Dichtungs­ innenraumes (77) kann ein Edelstahlgewebe (78) ange­ ordnet sein. Aufgrund der Geometrie der Sperrdichtung (84) ist es möglich, einen Dichtspalt (79), der sich zwischen dem Halteprofil (85) und einer Auflage (80) erstreckt, abgedichtet zu überbrücken. Der Dichtspalt kann eine Dimensionierung im Bereich von 0 bis 5 mm aufweisen.

Fig. 9 zeigt in einer weiteren Querschnittdarstellung eine Möglichkeit zur Fertigung der Dichtung (84). Die Außenwandung (74) ist hierbei zur Umschließung des Dichtungsinnenraumes (77) mit zwei Enden zusammenge­ führt und im Bereich einer Naht (81) verschlossen. Ge­ gebenenfalls kann ein entstehender Stutzen (82) abge­ trennt oder umgelegt werden.

Fig. 10 zeigt in einer vergrößerten Darstellung den detaillierten Aufbau im Übergangsbereich des Deckels (3) zur Wandung (17). Es ist erkennbar, daß im Bereich der dem Gassammelraum (45) zugewandten Ausdehnung der Deckelwanne (20) eine Tropfkante (83) ausgebildet ist. Die Kopfkante (83) verläuft mit einem relativ geringen Abstand zur Wandung (17) und vermeidet beziehungsweise vermindert ein Eindringen von Kondensat in den Bereich der Sperrdichtung (84), die aus einem festen Material ausgebildet ist, das eine ausreichende Tragfähigkeit aufweist, um die Gewichtskräfte des Deckels (3) aufzu­ nehmen. Die Sperrdichtung (84) ist in einer Nut (85) der Deckelwanne (20) angeordnet. Durch die Dimensionierung der Sperrdichtung (84) wird zwischen der Deckelwanne (20) und der Wandung (17) ein Spalt (86) bereitgestellt, der eine Wärmeübertragung vermin­ dert. Eine expandierbare Dichtung (73) liegt auf einem separaten Kühlblech (87) auf, das beispielsweise L-förmig ausgebildet sein kann. Hierdurch wird eine möglichst geringe Temperatur im Bereich der expandier­ baren Dichtung (73) erreicht. Eine Expansion der Dichtung (73) erfolgt durch eine Einleitung eines Über­ druckes in einen Dichtungsinnenraum.

Die Deckelisolierung (21) wird vorzugsweise aus steg­ gerichteter Mineralwolle ausgebildet, die zwischen der Deckelwanne (20) und dem Deckelabschluß (22) voll­ flächig verlegt ist. Innerhalb des Deckels (3) kann ein Unterdruck erzeugt werden, der zu einer Anlage der Deckelwanne (20) und des Deckelabschlusses (22) an der Deckelisolierung (21) führt. Hierdurch wird unter Ver­ meidung von Versteifungen zwischen der Deckelwanne (20) und dem Deckelabschluß (22) eine hochfeste Konstruktion des Deckels (3) bereitgestellt. Andererseits kann durch die relativ dünne Ausbildung der Bleche für die Deckel­ wanne (20) und den Deckelabschluß (22) für eine insge­ samt weiche Gestaltung gesorgt werden, die ein Ver­ ziehen vermeidet.

Die Sperrdichtung (84) hat insbesondere auch die Funktion, eine Zirkulation von Brüdendämpfen im Bereich des Spaltes (86) zu verhindern. Eine derartige Zirkula­ tion würde durch Kondensatabscheidung zur erhöhten Be­ einträchtigung der Funktionsfähigkeit führen.

Fig. 11 zeigt in einer weiteren Querschnittdar­ stellung, daß der Deckel (3) zur Zuführung eines Druck­ mediums für die expandierbare Dichtung (73) mit einem Ventilanschluß (88) versehen ist. Darüber hinaus ist erkennbar, daß zur Versteifung im Bereich der Anordnung der Hebeaugen (65) Verstärkungsknaggen (89) in einem Deckelinnenraum (90) angeordnet sind. Die Hebeaugen (65) können in die Verstärkungsknaggen (89) einge­ schraubt werden.

Fig. 12 veranschaulicht unter anderem die Anordnung der als Fallhaken ausgebildeten Verriegelungselemente (64). Die Verriegelungselemente (64) sind drehbar auf einem Tragbolzen (91) geführt, der seinerseits von einer Deckelverschlußhalterung (92) getragen wird. Die Deckelverschlußhalterung (92) ist mit dem Deckelab­ schluß (22) verbunden. Fig. 12 veranschaulicht eben­ falls, daß zur Evakuierung des Deckelinnenraumes (90) ein Vakuumanschluß (93) vorgesehen ist, der von einer im Bereich des Deckelinnenraumes (90) angeordneten Gewindepratze (94) gehaltert ist. Der Vakuumanschluß (93) dient zur Verbindung mit einem Unterdruckschlauch (95).

Ebenfalls ist erkennbar, daß das Kühlblech (87) mit einem Abdeckblech (96) der Wandung (17) verschweißt ist. Ein als Tragschenkel (97) für die expandierbare Dichtung (73) vorgesehener horizontaler Bereich des Kühlbleches (87) wird von einem Andruckelement (98) des Verriegelungselementes (64) hintergriffen.

In Fig. 13 ist noch einmal veranschaulicht, daß die Deckelisolierung (22) aus zwei Lagen von steg­ gerichteten Mineralfasern ausgebildet ist. Ebenfalls ist veranschaulicht, daß innerhalb des Spaltes (86) zwischen dem Kühlblech (87) und dem Deckel (3) be­ ziehungsweise zwischen dem Deckel (3) und dem Abdeck­ blech (96) eine Dichtungsisolierung (99) als Luftspalt angeordnet ist. Die Dichtungsisolierung (99) unterstützt zusätzlich eine Temperaturherabsetzung im Bereich der expandierbaren Dichtung (73) und vermeidet eine Ausbreitung gegebenenfalls parasitär an der Sperr­ dichtung (84) vorbeigelangender gasförmiger oder dampfförmiger Partikel.

Fig. 14 veranschaulicht in einer Querschnittdar­ stellung den Aufbau der Seitenwandungen des Kammer­ moduls (2). Insbesondere ist erkennbar, daß der Flansch (67) baugleich mit dem Abdeckblech (96) ausgebildet sein kann und daß als Kühlblech (87) das Winkelprofil (69) zum Einsatz kommen kann. Ebenfalls ist veranschau­ licht, daß unterhalb des Tragschenkels (97) des Winkel­ profils (79) das Widerlager (70) derart angeordnet ist, daß es als Andruckelement (98) gemäß Fig. 12 in eine entsprechende seitliche Ausnehmung des als Fallhaken ausgebildeten Verriegelungselementes (64) derart ein­ greifen kann, daß eine senkrechte Bewegung zwischen dem Verriegelungselement (64) und dem Widerlager (70) durch Formschluß nicht möglich ist.

In Fig. 15 wird nochmals verdeutlicht, daß bezüglich des Kammerinnenraumes (18) die Kammerisolierung (19) relativ zur Wandung (17) außenseitig angeordnet ist und daß im Bereich des Heizmoduls (1) eine innenseitige Anordnung der Bodenisolierung (10) relativ zum Boden­ blech (28) erfolgt. Im Bereich eines Überganges vom Heizmodul (1) in das Kammermodul (2) liegt somit ein Wechsel der Isolationsorientierung vor. Hierdurch wird eine Anpassung an die vorherrschenden Temperaturver­ hältnisse sowie die zu erwartenden Kondensatbildungen erreicht.

Aus der teilweisen Darstellung der schematischen Seitenansicht in Fig. 16 ist erkennbar, daß das Heiz­ modul (1) von Distanzelementen (100) getragen ist, die im Bereich des Tragrahmens (5) montiert sind. Durch die Vielzahl der Distanzelemente (100) wird eine aus­ reichende Stützung des Heizmodules (1) bereitgestellt, andererseits ist es möglich, Längenausdehnungen des Heizmodules (1) aufgrund von Erwärmungen und Abkühlun­ gen durch ein Gleiten entlang der Distanzelemente (100) zu kompensieren, ohne daß Rißbildungen oder Verwindun­ gen zu befürchten sind. Eine starre Verbindung des Heizmodules (1) mit dem Tragrahmen (5) erfolgt nur im Bereich einer Arretierung (101).

Fig. 17 zeigt den Übergangsbereich eines Anschluß­ stutzes (102) zur Querwandung (29) und der entsprechen­ den Abschlußisolierung (23). Der Anschlußstutzen (102) dient zur Einführung des Gasbrenners (36) in den Be­ reich des Mantelrohres (33) und des Flammrohres (38). Der Anschlußstutzen (102) ist mit einem Abstand zu einer Durchführungsverkleidung (103) der Querwand (29) angeordnet. Insbesondere ist auch daran gedacht, zur Vermeidung einer Wärmeeinleitung in die Querwand (29) zwischen der Durchführungsverkleidung (103) und der Querwand (29) einen Isolationsspalt (104) vorzusehen.

Gemäß der Ausführungsform in Fig. 18 ist es ebenfalls möglich, einen Durchführungsabstand (105) zwischen dem Anschlußstutzen (102) und der Durchführungsverkleidung (103) gegenüber der Ausführungsform in Fig. 17 zu ver­ größern und in diesem Durchführungsabstand (105) eine Durchführungsisolierung (106) anzuordnen. Durch diese Durchführungsisolierung (106) wird ein Wärmeeintrag in die Durchführungsverkleidung (103) weiter herabgesetzt. Dennoch in den Bereich der Durchführungsverkleidung (103) gelangende Wärme wird durch eine metallische Werkstoffauswahl der Durchführungsverkleidung (103) abgeleitet, so daß eine Aufheizung der Querwand (29) nochmals vermindert wird.

Bei einer Verwendung der modularen Dekontaminierungs­ vorrichtung wird zunächst der Deckel (3) vom Kammer­ modul (2) abgenommen und das zu reinigende Schüttgut (44) wird in den Kammerinnenraum (18) eingefüllt. Bei der nachfolgenden Erwärmung erfolgt durch im Schüttgut (44) enthaltene Feuchtigkeit bzw. durch hinzugefügte Feuchtigkeit eine Wasserdampfbildung, die insbesondere kohlenwasserstoffhaltige Verunreinigungen aus dem Schüttgut austreibt. Das Schüttgut (44) wird in lot­ rechter Richtung von unten nach oben durch beheizte Gase durchströmt und hierdurch temperiert. Die Durch­ strömung kann durch eine Absaugung von Gasen und Dämpfen aus dem Bereich des Gassammelraumes (45) unter­ stützt werden. Die entsprechenden Dämpfe werden vor einer Ableitung in die Umgebung der Brennflamme (37) zugeführt, um eine Verbrennung der kohlenwasserstoff­ haltigen Substanzen zu Wasser und Kohlendioxid vorzu­ nehmen. Aufgrund einer Verbrennungstemperatur oberhalb von 1000°C kann die Verbrennung nahezu rückstandsfrei erfolgen.

Die Zuführung der wasserdampfgebundenen Verunreinigun­ gen zur Brennflamme (37) hat darüber hinaus den Vorteil einer Selbstregelung. Bei einer erhöhten Wasserdampfzu­ führung erfolgt eine Abkühlung der Brennflamme (37) und hierdurch wird eine Verminderung der Wasserdampfbildung im Bereich des Schüttgutes (44) hervorgerufen. Hier­ durch wird die Wasserdampfbildung vermindert. Bei ab­ nehmender Wasserdampfbildung wird dann jedoch wieder eine höhere Brenntemperatur erreicht, so daß die Wasserdampfbildung wieder erhöht wird. Es bildet sich hierdurch ein Gleichgewichtszustand aus, der zu einer sehr gleichmäßigen Prozeßdurchführung durch eigen­ ständige Temperaturregelung führt.

Eine typische Gesamtprozeßdauer, die eine Aufheizphase, eine Austreibungsphase für den Wasserdampf sowie eine nachfolgende Temperphase umfaßt, beträgt ca. 100 bis 150 Stunden. Das Ende des Reinigungsvorganges kann durch eine Gewichtserfassung ermittelt werden, da ein Erreichen eines Mindestgewichtes ein Trocknungszustand des Schüttgutes (44) signalisiert. Der Aufheizvorgang dauert ca. 10 bis 15 Stunden. Ebenfalls ist ein Ende des Reinigungsvorganges durch eine Auswertung des Temperaturgradienten im Schüttgut detektierbar, der sich nach einer Verdunstung des Wassers erhöht.

Der modulare Aufbau der Vorrichtung ermöglicht es, das relativ teure Heizmodul (1) mit einer hohen Lebensdauer zu versehen und das vergleichweise preiswerte Kammer­ modul (2) als Verschleißteil auszubilden, das nach einer entsprechenden Anzahl von Benutzungsvorgängen ausgetauscht wird. Ein Verschleiß des Kammermodules (1) resultiert hauptsächlich aus mechanischen Einwirkungen bei der Einfüllung und der Entnahme des Schüttgutes (44) sowie aufgrund von Temperatur und Säureeinwirkun­ gen.

Grundsätzlich ist es ebenfalls denkbar, den Tragboden (13) gasundurchlässig auszubilden und eine Aufheizung des Schüttgutes (44) lediglich über Konvektion vorzu­ nehmen. Ein derartiges Vorgehen führt zu einer verein­ fachten konstruktiven Ausbildung. Zur Gewährleistung einer hohen Reinigungsqualität muß allerdings gegenüber einem gasdurchlässigen Tragboden (13) die Prozeßzeit erhöht werden. Ebenfalls wird der Reinigungserfolg in einem in lotrechter Richtung unteren Bereich des Schüttgutes (44) vermindert.

Nach einer Austreibung des im Schüttgut (44) ent­ haltenen Wassers ist es in einer Endphase des Reinigungsvorganges ebenfalls möglich, über eine externe Wassereinspeisung zusätzliche Wasserdämpfe für eine Nachreinigung bereitzustellen. Hierdurch kann eine nochmalige Erhöhung des Reinigungserfolges unterstützt werden.

Ein Teil der Verbrennung der Schadstoffe findet bereits vor einer Zuführung zur Brennflamme (37) nach einem Eintritt in das Mantelrohr (33) durch Kontakt mit dem Flammrohr (38) oder durch Wärmeabstrahlung des Flamm­ rohres (38) statt.

Die Dauer der Austreibungsphase dauert vorzugsweise mindestens 40%, besonders bevorzugt mindestens 60% der gesamten Prozeßdauer.

Claims (18)

1. Verfahren zur Aufbereitung von Schüttgut, das Ver­ unreinigungen enthält, bei dem das Schüttgut er­ hitzt und von einem gasförmigen Medium in lot­ rechter Richtung von unten nach oben durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Medium mindestens zu einem Teil durch Verdampfung vom im Schüttgut (44) enthaltenem Wasser erzeugt wird, daß mindestens ein Teil der Verunreinigungen durch Anlagerung an dem das Schüttgut (44) durch­ strömenden Wasserdampf ausgetragen werden, daß mindestens ein Teil des gasförmigen Mediums nach einer ersten Durchströmung des Schüttgutes (44) mindestens ein weiteres Mal durch das Schüttgut (44) hindurchgeleitet wird und daß in einer ersten Aufbereitungsphase das Schüttgut (44) auf eine Temperatur im Bereich von 90°C bis 130°C aufge­ heizt wird, diese Temperatur in einer Austreibungs­ phase beibehalten wird und im Anschluß an die Auf­ heizphase eine Temperphase mit einer Temperatur oberhalb von 200°C durchlaufen wird und daß die Austreibungsphase mindestens 40% der gesamten zeitlichen Dauer des Aufbereitungsprozesses aus­ macht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung mit einem Gasbrenner (36) durch­ geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß aus dem Schüttgut (44) kohlenwasser­ stoffhaltige Verunreinigungen extrahiert werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die extrahierten Verunreinigun­ gen im Bereich des Gasbrenners (36) verbrannt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Schüttgut (44) austre­ tende Gasanteile sowie Dampfanteile aus dem Bereich eines Gassammelraumes (45) abgeleitet werden.

6. Vorrichtung zur Aufbereitung von Verunreinigungen enthaltendem Schüttgut, die als ein Aufnahmebe­ hälter ausbildet ist, der mit einer Heizungsein­ richtung versehen ist und die einen gasdurchlässi­ gen Tragboden aufweist, auf dem das Schüttgut auf­ liegt und unter dem die Heizungseinrichtung ange­ ordnet ist und bei der der Aufnahmebehälter im Be­ reich seiner in lotrechter Richtung oberen Aus­ dehnung einen Gasabzug aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Tragboden (13) als Metallkon­ struktion ausgebildet ist, die in lotrechter Richtung mit Ausströmöffnungen (14) versehen und auf einer Bodenisolierung (10) aufliegt, in deren Bereich ein Heizkanal (12) zur Aufnahme der Hei­ zungseinrichtung angeordnet ist und daß oberhalb des Tragbodens (13) blockartige Abdeckelemente (15) angeordnet sind, zwischen denen sich Abstandsspalte (16) erstrecken und daß die Bodenisolierung (10) eine Tragfähigkeit von mindestens 1000 kg/qm auf­ weist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abdeckelemente (15) als Schamottsteine ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Heizungseinrichtung im Bereich eines Heizmodules (1) angeordnet ist, daß eine im wesentlichen T-förmige Querschnittstruktur auf­ weist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß innerhalb des Heizkanales (12) ein Mantelrohr (33) angeordnet ist, innerhalb dessen sich ein Flammrohr (38) erstreckt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß der Aufnahmebehälter einen abnehmbaren Deckel (3) aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Deckel (3) aus einer metallischen Deckelwanne (20), einer in der Deckel­ wanne (20) angeordneten Deckelisolierung (21) und einem Deckelabschluß (22) ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Deckelisolierung (21) aus steggerichteten Mineralfasern ausgebildet ist, die sich mit ihren Faserlängsrichtungen im wesent­ lichen in lotrechter Richtung erstrecken.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß der Deckel (3) mit einer expandierbaren Dichtung (73) versehen ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß der Deckel (3) im Bereich seiner dem Schüttgut (44) zuwendbaren Ausdehnung mit einer umlaufenden Tropfkante (83) versehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Tragschenkel (97) als Auflagefläche für die expandierbare Dichtung (73) im Bereich eines Kühlbleches (87) angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß der Aufnahmebehälter modular ausgebildet ist und außer dem Heizmodul (1) und dem Deckel (3) mit einem das Schüttgut (44) umschließenden Kammermodul (2), einem das Heizmodul (1) halternden Tragrahmen (5) sowie einem Betriebs­ modul (4) zur Bereitstellung von Betriebsmitteln ausgebildet ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kammermodul (2) mit einer relativ zu einer Wandung (17) außenseitig angeordneten Kammerisolierung (19) und das Heiz­ modul (1) mit einer relativ zu einer Metallwandung (9) innenseitig angeordneten Bodenisolierung (10) versehen ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß das Heizmodul (6) mindestens bereichsweise gleitfähig im Bereich des Tragrahmens (5) aufliegt.