DE19608002C2 - Vorrichtung zur Aufbereitung von Verunreinigungen enthaltendem Schüttgut - Google Patents

Description

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

Auf diese Weise wird das Schüttgut erhitzt und von einem gasförmigen Medium in lotrechter Richtung von unten nach oben durchströmt.

Eine derartige Vorrichtung dient beispielsweise dazu, als Schüttgut ausgebildeten Erdboden zu dekontaminieren, der mit Kohlenwasserstoffverbindungen verunreinigt wurde. Besonders häufig kommen derartige Verunreinigungen aufgrund von Unfällen oder von unsachgemäßem Umgang mit Mineralöl vor. Verfahren und Vorrichtungen zur Aufbereitung von derartigem Schüttgut, das Kohlenwasserstoffverbindungen enthält, sind in unterschiedlichen Varianten bekannt. Beispielsweise ist es möglich, mit relativ geringem Aufwand eine biologische Reinigung durchzuführen. Eine derartige Reinigung erfordert jedoch einen erheblichen Zeitaufwand. Bei einer Verwendung von Bodenwaschanlagen hängt der Reinigungserfolg stark von der Zusammensetzung des Erdbodens ab, darüber hinaus verbleibt das umwelttechnische Problem der Entsorgung der ausgewaschenen Stoffe.

Darüber hinaus sind auch Vorrichtungen für thermische Verfahren bekannt, die beispielsweise eine Pyrolyse durchführen und zu sehr hohen Reinigungsgraden des Erdbodens führen. Auch Vorrichtungen für derartige Verfahren sind sehr aufwendig. Ein Verfahren, das sowohl eine relativ hohe Durchsetzgeschwindigkeit 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 daher, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart anzugeben, dass bei hoher Reinigungseffektivität eine Vielzahl von Schüttgutchargen gereinigt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Tragboden als Metallkonstruktion ausgebildet ist, die in lotrechter Richtung mit Ausströmöffnungen versehen ist und auf einer Bodenisolierung aufliegt, in deren Bereich ein Heizkanal zur Aufnahme der Heizungseinrichtung angeordnet ist und dass oberhalb des Tragbodens blockartige Abdeckelemente angeordnet sind, zwischen denen sich Abstandsspalte erstrecken und dass die Bodenisolierung eine Tragfähigkeit vom mindestens 10 kPa aufweist.

Das gasförmige Medium, das ja das sich auf dem Tragboden des Aufnahmebehälters befindliche Schüttgut von unten nach oben durchströmt, wird mindestens zu einem Teil durch Verdampfung von im Schüttgut enthaltenem Wasser erzeugt, dass mindestens ein Teil der Verunreinigungen durch Ablagerung an dem das Schüttgut durchströmenden Wasserdampf ausgetragen werden, dass mindestens ein Teil des gasförmigen Mediums nach einer ersten Durchströmung das 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.

Durch die Nutzung von innerhalb des Schüttgutes verteiltem Wasser wird die Dampfbildung über den gesamten Bereich des Schüttgutes verteilt und hierdurch gegenüber 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 Energieverlusten. Die konkret zu wählende Temperatur ist abhängig von einem für die Durchführung des Prozesses gewählten Druck. Es kann sowohl eine hohe Chargenanzahl als auch eine Vielzahl unterschiedlicher Chargenzusammensetzungen dekontaminiert werden.

Die Auflage des Tragbodens aus Metall auf der Bodenisolierung 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 unterstützt. 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 verflüssigbare Substanzen zu verstehen. Ebenfalls lösbare oder feinverteilbare Substanzen.

Zur Bereitstellung einer Steuerbarkeit des Heizungsvorganges 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 Verunreinigungen im Bereich des Gasbrenners verbrannt werden.

Die zeitliche Effektivität des Reinigungsvorgangs kann dadurch unterstützt werden, dass aus dem Schüttgut austretende Gasanteile sowie Dampfanteile aus dem Bereich eines Gassammelraumes abgeleitet werden.

Eine lange Betriebsfähigkeit auch bei hohen Prozeßtemperaturen wird dadurch unterstützt, dass die Abdeckelemente als Schamottesteine ausgebildet sind.

Eine raumsparende Ausführungsform unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer Temperatur oberhalb des Taupunktes an metallischen Strukturen kann dadurch bereitgestellt werden, dass die Heizungseinrichtungen im Bereich eines Heizmoduls angeordnet ist, das eine im wesentlichen T-förmige Querschnittstruktur aufweist.

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

Zur Erleichterung von Beladungs- und Entladungsvorgängen wird vorgeschlagen, dass der Aufnahmebehälter einen abnehmbaren Deckel aufweist.

Eine stabile und dennoch zur Vermeidung von Verwindungen 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 zur Deckellängserstreckung erstrecken.

Zur Bereitstellung einer ausreichenden Gasdichtigkeit wird vorgeschlagen, dass der Deckel mit einer expandierbaren Dichtung versehen ist.

Zur Vermeidung eines Eindringens von säurehaltigem Kondensat in den Dichtungsbereich wird vorgeschlagen, dass der Deckel im Bereich seiner dem Schüttgut zuwendbaren Ausdehnung mit einer umlaufenden Tropfkante versehen ist.

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

Eine Aufteilung der Vorrichtung in technologisch aufwendige Bereiche sowie Verschleissbereiche wird dadurch unterstützt, dass der Aufnahmebehälter modular ausgebildet ist und ausser dem Heizmodul und dem Deckel mit einem das Schüttgut umschliessenden Kammermodul, einem das Heizmodul halternden Tragrahmen sowie einem Betriebsmodul zur Bereitstellung von Betriebsmitteln ausgebildet ist.

Zur Bereitstellung zweckmässiger Temperaturgradienten im Wandungsbereich wird vorgeschlagen, dass das Kammermodul mit einer relativ zu einer Wandung aussenseitig angeordneten 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 vermindert oder ausgeschlossen werden, dass das Heizmodul mindestens bereichsweise gleitfähig im Bereich des Tragrahmens aufliegt.

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

Fig. 1. eine perspektivische Darstellung einer teilweise 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 Querschnittdarstellung durch die Bodenisolierung im Bereich des Heizkanals,

Fig. 4. eine geschnittene teilweise Darstellung durch eine im Bereich des Heizkanals 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 Versorgungsmoduls bei stark gestauchter Darstellung des Heizmoduls und eines Kammermoduls zur Aufnahme des Schüttgutes,

Fig. 6. eine perspektivische Darstellung eines Verschlussdeckels für das Kammermodul,

Fig. 7. eine perspektivische Darstellung des Kammermoduls 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 eines Kammermoduls 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 Kammermoduls und einer Innenisolierung im Bereich des Heizmoduls,

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 Stutzendurchführung 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 wesentlichen aus zwei L-förmigen Trägern (6) die von Traversen (7) miteinander verbunden sind. Zur Ermöglichung 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 Bodenisolierung (10) ist mit einer hohen mechanischen Belastbarkeit versehen. Die Belastbarkeit beträgt mindestens 10 kPa, vorzugsweise mindestens 100 kPa, besonders bevorzugt mindestens 1000 kPa. In Richtung einer Containerlängsachse (11) erstreckt sich durch die Bodenisolierung (10) hindurch ein Heizkanal (12). Insbesondere 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 Abdeckelemente (15) können beispielsweise als Schamottesteine oder andersartige plattenförmige Gegenstände ausgebildet sein. Zwischen den Abdeckelementen (15) erstrecken sich Abstandsspalte (16) zur Ermöglichung einer Gaszirkulation. Der Tragboden kann aus Lochblechen oder Gitterstreben ausgebildet sein.

Das Kammermodul (2) weist eine Kammerwandung (17) auf, die mit einer einem Kammerinnenraum (18) abgewandt angeordneten Kammerisolierung (19) versehen ist. Insbesondere 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 Deckelisolierung (21) und einem die Deckelwanne (20) verschliessenden Deckelabschluss (22).

Das Heizmodul (1), das Kammermodul (2), der Deckel (3) und das Betriebsmodul (4) sind derart miteinander verbunden, dass der mobile Behälter gasdicht ausgebildet ist. Der Deckel besteht aus einem säure- und hitzebeständigen Material. Das Kammermodul (2) ist vorzugsweise aus einem warmfesten Stahl ausgebildet, der vorzugsweise verschweisst ist. Das Heizmodul (1) weist zusätzlich zur Bodenisolierung (10) eine äussere Abschlussisolierung (23) zur Gewährleistung einer taupunktüberschreitenden Temperatur im Bereich eines Überganges der Metallwandung (9) zur Bodenisolierung (10) auf.

Das in Fig. 2 dargestellte Heizmodul (1) wird vorzugsweise aus warmfesten Stahl in gasdichter Ausführung gefertigt. Hochgezogene Seitenwände (24) sowie Querschotte (25) werden vorzugsweise gesickt. Eine Bodenplatte (26), innere Seitenwände (27), Bodenbleche (28) sowie eine hintere Querwand (29) werden vorzugsweise ungesickt und mit Beulstreifen (39) ausgestattet ausgeführt. Die Seitenwände (24) sowie die Querschotte (25) werden in lotrechter Richtung oben durch umlaufende Flansche (31) begrenzt. Die Flansche (31) weisen lösbare Elemente (32) zum Verbinden des Heizmoduls (1) mit dem Kammermodul (2) auf. Ebenfalls ist eine Verschweissung denkbar.

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

Fig. 3 veranschaulicht in einem Querschnitt die Einbausituation des Mantelrohres (33) innerhalb des Heizkanals (12). Es ist erkennbar, dass sich im Übergangsbereich der Bodenisolierung (10) zum Heizkanal (12) aufgrund der hohen Isolationsfähigkeit der Bodenisolierung (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 Brennflamme (37) in ein Flammrohr (38) ein, das beispielsweise aus Keramik ausgebildet ist. Das Flammrohr (38) ist vom Mantelrohr (33) umgeben. Zur Ermöglichung einer Gaseinströmung der Brüdendämpfe ist zwischen dem Gasbrenner (36) und dem Flammrohr (38) ein Abstand (39) vorgesehen. Das Mantelrohr (33) besteht aus Mantelrohrsegmenten (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 Betriebsmoduls (4) zum Heizmodul (1) und dem Kammermodul (2), wobei die Dimensionierung des Betriebsmoduls (4) zur Ermöglichung einer übersichtlichen Darstellung erheblich 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 einem Wärmeaustauscher (47) einmündet. Durch den Wärmeaustauscher (47) hindurch erstreckt sich eine Rauchgasleitung (48). Die Rauchgasleitung (48) führt Rauchgas des Gasbrenners (36) ab. Der Wärmetauscher (47) ist an eine Brüdenpumpe (49) angeschlossen, 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 Heizmodules (1). Ein zweiter Wärmetauscher (52) führt über eine Luftpumpe (53), die von einem Motor (54) angetrieben ist, von einer Luftleitung (55) in den Bereich des zweiten Wärmetauschers (52) geleitet und dort vorgewärmte Luft über entsprechende steuerbare Ventile (56, 57) in den Bereich des Gasbrenners (36). Hierdurch wird der für die Verbrennung erforderliche Luftsauerstoff zugeführt.

Der Gasbrenner (36) ist darüber hinaus über Ventile (58, 59) an eine Brennstoffzuführung (60) angeschlossen. 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 entlang eines Deckelrandes (63) eine Vielzahl von Verriegelungselementen (64) angeordnet sind, die als Fallhaken ausgebildet sein können. Für eine Handhabung des Deckels sind dreh- und kippbare Hebeaugen (65) vorgesehen.

Fig. 7 veranschaulicht in einer perspektivischen Darstellung 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 Kühlrippe, als Dichtflansch und zur Befestigung von Widerlagern (70) für die Verriegelungselemente (64). Zur Reduzierung der Wärmeverluste und zur Senkung der Oberflächentemperatur im Bereich einer äußeren Oberfläche ist die Wandung (17) aussenseitig mit der Kammerisolierung (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 Aussenwandung (74) auf, in die ein drahtverstärktes Glasgewebe eingebettet sein kann, um eine Verstärkung hervorzurufen. Die Dichtung (84) ist in ein Halteprofil (85) eingesetzt, das über Schweissnähte (76) mit dem Deckel (3) verbunden ist. Das Halteprofil (85) spannt hierbei in sich in eine dem Deckel abgewandte Richtung erstreckendes U-Profil auf. Innerhalb des Dichtungsinnenraumes (77) kann ein Edelstahlgewebe (78) angeordnet 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 Dimension 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 zusammengeführt und im Bereich einer Naht (81) verschlossen. Gegebenenfalls kann ein entstehender Stutzen (82) abgetrennt 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 Tropfkante (83) verläuft mit einem relativ geringen Abstand zu Wandung (83) 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) aufzunehmen. 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 vermindert. 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 expandierbaren Dichtung (73) erreicht. Eine Expansion der Dichtung (73) erfolgt durch eine Einleitung eines Überdrucks in einen Dichtungsinnenraum.

Die Deckelisolierung (21) wird vorzugsweise aus steggerichteter, also mit ihrer Faserlängsrichtung quer zur Deckellängserstreckung verlaufenden Mineralwolle ausgebildet, die zwischen der Deckelwanne (20) und dem Deckelabschluss (22) vollflächig 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 Vermeidung 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 Deckelwanne (20) und den Deckelabschluss (22) für eine insgesamt weiche Gestaltung gesorgt werden, die ein Verziehen vermeidet.

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

Fig. 11 zeigt in einer weiteren Querschnittdarstellung, dass der Deckel (3) zur Zuführung eines Druckmediums 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) eingeschraubt 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 Deckelverschluss (22) verbunden. Fig. 12 veranschaulicht ebenfalls, dass zur Evakuierung des Deckelinnenraumes (90) ein Vakuumanschluss (93) vorhanden ist, der von einer im Bereich des Deckelinnenraumes (90) angeordneten Gewindepratze (94) gehalten 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 steggerichteten, also mit ihrer Faserlängsrichtung quer zur Deckellängserstreckung verlaufenden, Mineralfasern ausgebildet ist. Ebenfalls ist veranschaulicht, dass innerhalb des Spaltes (86) zwischen dem Kühlblech (87) und dem Deckel (3) beziehungsweise zwischen dem Deckel (3) und dem Abdeckblech (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 Sperrdichtung (84) vorbeigelangender gasförmiger oder dampfförmiger Partikel.

Fig. 14 veranschaulicht in einer Querschnittdarstellung den Aufbau der Seitenwandungen des Kammermoduls (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 veranschaulicht, dass unterhalb des Tragschenkels (97) des Winkelprofils (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 eingreifen 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 Bodenblech 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 Temperaturverhältnisse sowie die zu erwartenden Kondensatbildungen erreicht.

Aus der teilweisen Darstellung der schematischen Seitenansicht in Fig. 16 ist erkennbar, dass das Heizmodul (1) von Distanzelementen (100) getragen ist, die im Bereich des Tragrahmens (5) montiert sind. Durch die Vielzahl der Distanzelemente (100) wird eine ausreichende Stützung des Heizmoduls (1) bereitgestellt, andererseits ist es möglich, Längenausdehnungen des Heizmoduls (1) aufgrund von Erwärmungen und Abkühlungen durch ein Gleiten entlang der Distanzelemente (100) zu kompensieren, ohne dass Rissbildungen oder Verwindungen zu befürchten sind. Eine starre Verbindung des Heizmoduls (1) mit dem Tragrahmen (5) erfolgt nur im Bereich einer Arretierung (101).

Fig. 17 zeigt den Übergangsbereich eines Anschlussstutzens (102) zur Querwandung (29) und der entsprechenden Abschlussisolierung (23). Der Anschlussstutzen (102) dient zur Einführung des Gasbrenners (36) in den Bereich des Mantelrohres (33) und des Flammrohres (38). Der Anschlussstutzen (102) ist in 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 vergrössern 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) gelangenden 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 Dekontaminierungsvorrichtung wird zunächst der Deckel (3) vom Kammermodul (2) abgenommen und das zu reinigende Schüttgut (44) wird in den Kammerinnenraum (18) eingefüllt. Bei der nachfolgenden Erwärmung erfolgt durch im Schüttgut (44) enthaltende Feuchtigkeit bzw. durch hinzugefügte Feuchtigkeit eine Wasserdampfbildung, die insbesondere kohlenwasserstoffhaltige Verunreinigungen aus dem Schüttgut austreibt. Das Schüttgut (44) wird in lotrechter Richtung von unten nach oben durch beheizte Gase durchströmt und hierdurch temperiert. Die Durchströmung kann durch eine Absaugung von Gasen und Dämpfen aus dem Bereich des Gassammelraumes (45) unterstützt werden. Die entsprechenden Dämpfe werden vor einer Ableitung in die Umgebung der Brennflamme (37) zugeführt, um eine Verbrennung der kohlenwasserstoffhaltigen Substanzen zu Wasser und Kohlendioxid vorzunehmen. Aufgrund einer Verbrennungstemperatur oberhalb von 1000°C kann die Verbrennung nahezu rückstandsfrei erfolgen.

Die Zuführung der wasserdampfgebundenen Verunreinigungen zur Brennflamme (37) hat darüber hinaus den Vorteil einer Selbstregelung. Bei einer erhöhten Wasserdampfzuführung erfolgt eine Abkühlung der Brennflamme (37) und hierdurch wird eine Verminderung der Wasserdampfbildung im Bereich des Schüttgutes (44) hervorgerufen. Hierdurch wird die Wasserdampfbildung vermindert. Bei abnehmender 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 eigenständige 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 Wasser erhöht.

Der modulare Aufbau der Vorrichtung ermöglicht es, das relativ teure Heizmodul (1) mit einer hohen Lebensdauer zu versehen und das vergleichsweise preiswerte Kammermodul (2) als Verschleissteil auszubilden, das nach einer entsprechenden Anzahl von Benutzungsvorgängen ausgetauscht wird. Ein Verschleiss des Kammermodule (2) resultiert hauptsächlich aus mechanischen Einwirkungen bei der Einfüllung und der Entnahme des Schüttgutes (44) sowie aufgrund von Temperatur und Säureeinwirkungen.

Nach einer Austreibung des im Schüttgut (44) enthaltenen 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 der Brennflamme (37) nach einem Eintritt in das Mantelrohr (33) durch Kontakt mit dem Flammrohr (38) oder durch Wärmeabstrahlung des Flammrohres (38) statt.

Die Dauer Austreibungsphase dauert vorzugsweise mindestens 49%, besonders bevorzugt mindestens 60% der gesamten Prozessdauer.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Aufbereitung von Verunreinigungen enthaltendem Schüttgut, die als ein Aufnahmebehälter ausgebildet ist, der mit einer Heizungseinrichtung versehen ist und die einen gasdurchlässigen Tragboden für das Schüttgut aufweist und unter dem die Heizungseinrichtung angeordnet ist und bei der der Aufnahmebehälter im Bereich seiner in lotrechter Richtung oberen Ausdehnung einen Gasabzug aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragboden (13) als Metallkonstruktion ausgebildet ist, die in lotrechter Richtung mit Ausströmöffnungen (14) versehen ist und auf einer Bodenisolierung (10) aufliegt, in deren Bereich ein Heizkanal (12) zur Aufnahme der Heizungseinrichtung angeordnet ist, und dass oberhalb des Tragbodens (13) blockartige Abdeckelemente (15) angeordnet sind, zwischen denen sich Abstandsspalte (16) erstrecken, und dass die Bodenisolierung (19) eine Tragfähigkeit von mindestens 10 kPa aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckelemente (15) als Schamottesteine ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizungseinrichtung im Bereich eines Heizmoduls (1) angeordnet ist, das eine im wesentlichen T-förmige Querschnittstruktur aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Heizkanals (12) ein Mantelrohr (33) angeordnet ist, innerhalb dessen sich ein Flammrohr (38) erstreckt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebehälter einen abnehmbaren Deckel (3) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (3) aus einer metallischen Deckelwanne (20), einer in der Deckelwanne (20) angeordneten Deckelisolierung (21) und einem Deckelabschluss (22) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelisolierung (21) aus steggerichteten Mineralfasern ausgebildet ist, die sich mit ihren Faserlängsrichtungen im wesentlichen in lotrechter Richtung zur Deckellängserstreckung erstrecken.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (3) mit einer expandierbaren Dichtung (73) versehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (3) im Bereich seiner dem Schüttgut (44) zuwendbaren Ausdehnung mit einer umlaufenden Tropfkante (83) versehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragschenkel (97) als Auflagefläche für die expandierbare Dichtung (73) im Bereich eines Kühlbleches (87) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch 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 Betriebsmodul (4) zur Bereitstellung von Betriebsmitteln ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kammermodul (2) mit einer relativ zu einer Wandung (17) aussenseitig angeordneten Kammerisolierung (19) und das Heizmodul (1) mit einer relativ zu einer Metallwandung (9) innenseitig angeordneten Bodenisolierung (10) versehen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizmodul (1) mindestens bereichsweise gleitfähig im Bereich des Tragrahmens (5) aufliegt.