DE19816864C2

DE19816864C2 - Koksbeheizter Kreislaufgas-Kupolofen zur stofflichen und/oder energetischen Verwertung von Abfallmaterialien unterschiedlicher Zusammensetzung

Info

Publication number: DE19816864C2
Application number: DE1998116864
Authority: DE
Inventors: Hans Ulrich Feustel; Joachim Mallon; Michael Schaaf; Klaus Scheidig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-10-01
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 2001-05-10
Anticipated expiration: 2018-03-31
Also published as: DE19816864A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine weitere Ausführungsform der Anordnung der unteren Absaug- und Gasberuhigungsringkammer an einem koksbeheizten Kreislaufgas-Kupolofen zur stofflichen und/oder energetischen Verwertung von Abfallmaterialien unterschiedlicher Zusammensetzungen nach Patent DE 19640497 C2. DOLLAR A Bei der Erfindung wird die untere Absaug- und Gasberuhigungsringkammer unterhalb bis zur Ebene der durch die Lage der Gasstrahlverdichter gebildeten Schmelz- und Überhitzungszone angeordnet. Diese Anordnung bewirkt, daß das Überschußgas direkt aus der Schmelz- und Überhitzungszone mit hohen Temperaturen aus dem Ofenschacht abgezogen wird. Das Überschußgas wird ebenfalls durch die glühende Koksschicht der Schmelz- und Überhitzungszone des koksbeheizten Kreislaufgas-Kupolofen geführt.

Description

Die Erfindung betrifft einen koksbeheizten Kreislaufgas- Kupolofen zur stofflichen und/oder energetischen Verwertung von Abfallmaterialien unterschiedlicher Zusammensetzungen nach Hauptpatent P 196 40 497.

Der vom Begichtungstrichter bis zum Herd konisch erweiterte und aus konisch erweiterten und/oder zylindrischen Ofenschüs sen bestehende Ofenschacht des Kreislaufgas-Kupolofens hat im Bereich der Kreislaufgas- und Überschußgasabsaugebene je eine großvolumige Absaug- und Gasberuhigungsringkammer, die durch ein Ofenschachtteil mit querschnittsverjüngender Einengung und mit einer darin eingebauten, schräg zur Schmelz- und Überhitzungszone gerichteten Sauerstoff-Direktinjektionslanze verbunden sind. Unterhalb des Begichtungstrichters ist ein zusätzlicher Gasabzug angeordnet und in der oberen Absaug- und Gasberuhigungsringkammer ist ein Rohrstutzen für ein Schauloch oder für die Installation eines Zusatzbrenners an gebracht. Die untere Absaug- und Gasberuhigungsringkammer ist direkt mit einer Feststoffzuführungsschleuse verbunden, sowie einem Überschußgasabsaugstutzen und einer oder mehreren Was serzuführungseinrichtungen versehen.

Diese Anordnung und Ausgestaltung der einzelnen Ofenschüsse soll einen ungestörten Prozeßablauf bei der stofflichen und/oder energetischen Verwertung unterschiedlicher Einsatz materialien mit unterschiedlicher Konsistenz und unterschied lichem Erweichungsintervall gewährleisten, in dem einerseits die Gasgeschwindigkeiten im Bereich der beiden Gasabsaugebe nen stark verringert und damit die Zusetzerscheinungen und Staubablagerungen im Bereich der Kreislaufgas- und Überschußgasabsaugöffnungen in einem solchen Maße reduziert oder vermieden werden, so daß der ungehinderte Prozeßablauf auch bei Einsatz feuchter Einsatzmaterialien, wie beispielsweise Hausmüllfraktionen, gewährleistet ist und prozeßspezifisch auftretende Temperaturen größer 800°C nicht mehr zu schädlichen Sintererscheinungen führen. Zudem ermög licht die lokale Einengung des Ofenschachtes oberhalb der Überschußgasabsaugebene im Bereich der Sauerstoffdüsen die Ausbildung einer zweiten, durch regelbare Sauerstoffzufuhr gekennzeichnete heiße thermo-chemisch aktive Zone und eine längere Verweilzeit der Einsatzmaterialien, wodurch der kontrollierte Abschluß aller materialspezifischen Ver- und Entgasungsprozesse der Einsatzstoffe vor dem weiteren Absin ken der Schüttung realisiert werden kann. Der im Hauptpatent P 196 40 497 dargestellte Kreislaufgas-Kupolofen ist zur stofflichen und/oder energetischen Verwertung von Abfallmate rialien unterschiedlicher Zusammensetzungen vorteilhaft einsetzbar.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Ausführungs form der Anordnung der unteren Absaug- und Gasberuhigungs ringkammer an einem koksbeheizten Kreislaufgas-Kupolofen zur stofflichen und/oder energetischen Verwertung von Abfallmate rialien unterschiedlicher Zusammensetzungen nach Hauptpatent P 196 40 497.

Erreicht wird dies, in dem die untere Absaug- und Gasberuhi gungsringkammer unterhalb bis zur Ebene der durch die Lage der Gasstrahlverdichter gebildeten Schmelz- und Überhitzungs zone angeordnet wird. Diese Anordnung bewirkt, daß das Über schußgas direkt aus der Schmelz- und Überhitzungszone mit hohen Temperaturen aus dem Ofenschacht abgezogen wird. Das Überschußgas wird ebenfalls durch die glühende Koksschicht der Schmelz- und Überhitzungszone des koksbeheizten Kreis laufgas-Kupolofen geführt.

Der Ofenschacht ist vorteilhaft vom Begichtungstrichter bis zum Herd konisch erweitert.

Die erfindungsgemäße Anordnung der unteren Absaug- und Gasbe ruhigungsringkammer an einem koksbeheizten Kreislaufgas- Kupolofen zur stofflichen und/oder energetischen Verwertung von Abfallmaterialien unterschiedlicher Zusammensetzungen soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Hierzu zeigt die zugehörige Zeichnung einen Längsschnitt durch den koksbeheizten Kreislaufgas-Kupolofen von der Kreis laufgasebene bis zum Herd.

Sie zeigt, daß unterhalb des Begichtungstrichters 1 ein nach unten konisch aufgeweiteter Ofenschachtteil 4 beginnt, in dem unmittelbar oberhalb der Kreislaufgasabsaugebene 2 schräg nach unten geneigte, mit der Reingasseite einer nicht darge stellten Gaswirtschaft oder einem separaten Gasreservoir verbundene Gaszuführungsdüsen 3 angeordnet sind. In der Kreislaufgasabsaugebene 2 ist eine sich nach oben konisch aufweitende großvolumige Absaug- und Gasberuhigungsringkammer 5 vorhanden, die mit dem Feuerfestmaterial 10 zugestellt ist und mit einer Wasserkühlung 6 für An- und Abfahrprozesse gekoppelt ist. Diese Absaug- und Gasberuhigungskammer 5, die außerdem einen Rohrstutzen 7 zur Installation eines Zusatz brenners und/oder eines Schauloches sowie einen oder mehrere Kreislaufgasabsaugstutzen 8 mit Revisionsöffnung 25 hat, wel che über Rohrleitungen mit integrierten Stellorganen, Meßein richtungen zur Volumenstrombestimmung und Kompensationsele menten für Rohrausdehnungen versehen sind, ist direkt mit ei nem sauerstoffbetriebenen, wassergekühlten Gasstrahlverdich ter 24 verbunden. Unmittelbar unterhalb der Absaug- und Gas beruhigungsringkammer 5 schließt sich ein zylindrischer Ofen schachtteil 9 an, der mit dem Feuerfestmaterial 10 bis in den Bereich der Überschußgasabsaugebene 11 querschnittsverjüngend zugestellt ist und eine oder mehrere eingebaute, schräg zur Schmelz- und Überhitzungszone gerichtete Sauerstoffdirekt- Injektionslanze 13 hat. Verbunden ist der Ofenschachtteil 9 im Bereich der Überschußgasabsaugebene 11 nach unten mit ei ner großvolumigen Absaug- und Gasberuhigungsringkammer 12. In die Ringkammer 12 bzw. alternativ dazu in den Überschußgasab saugstutzen 14 ist eine Wasserzuführungseinrichtung 15 und oberhalb von der Wasserzuführungseinrichtung 15 eine Zufüh rungsschleuse für Feststoffe 16 mit zwei gasdicht arbeitenden Verschlußeinrichtungen 17; 18 und einem Einwurftrichter 19 in stalliert. Der Überschußgasabsaugstutzen 14 ist über ein nicht dargestelltes Förderorgan mit einer ebenfalls nicht dargestellten Gaswirtschaft verbunden, die ihrerseits auf der Reingasseite wahlweise mit den Gaszuführungsdüsen 3 verbunden ist. In Höhe des Überschußgasabsaugstutzen 14 der Ringkammer 12 mündet der Gasstrahlverdichter 24 ein und der Ofenschacht 20 setzt als konisch nach unten aufgeweiteter Kegelstumpf fort und geht unterhalb der Ringkammer 12 in einen zylin drisch ausgebildeten und zugestellten Herd 21 über, in dem die Abzugsöffnungen für die Metallschmelze 22 und flüssige Schlacken 23 installiert sind.

Zur stofflichen und energetischen Verwertung einer Mischung aus einer Hausmüllfraktion, von Sperrmüll und sogenanntem Stabilisat organischen Ursprungs ist wie nachfolgend be schrieben zu verfahren. Die Gattierung besteht aus 26,7% geshreddertem Hausmüll (I), 31,6% Sperrmüll mit einem Schrottanteil (II), 18,9% Hausmüllstabilisat (III/20 - 60 mm), 17,2% Hausmüllstabilisat (IV/0-20 mm), 3,8% Satz koks (V) und 1,8% Kalkstein (VI) als Schlackebildner. Die wesentliche Zusammensetzung der Stoffe zeigen die Tabellen 1a bis 1c.

Das Satzgewicht beträgt 1000 kg. Der Ofen ist mit 6 Kreis laufgaseinrichtungen versehen und hat eine Leistung von 7,50 t/h Einsatzstoffe. Er wird wie ein koksgefeuerter Schachtofen vorbereitet. Nach dem Einbringen des Füllkokses wird der Ofen geschlossen und mit einem Hilfsbrenner und natürlichem Zug bei geschlossener Klappe in der Kreislaufgas- und Überschuß gasleitung über den Notkamin angebrannt, nach dem Durchbren nen der Füllkokssäule bis auf Weißglut mittels Sauerstoff und Luft vorgeblasen. Die Luftöffnung am Gasstrahlverdichter 24 wird geschlossen und die Klappen in der Kreislaufgas- und Überschußgasleitung geöffnet. Unmittelbar danach beginnt der Prozeß mit Aufgabe des ersten und weiterer Sätze, bis die obere Füllstandsmarke erreicht ist. Alle nachfolgenden Sätze erfolgen zeitabhängig als Funktion der Vergasungs-, Verbren nungs- und Schmelzleistung, also in Abhängigkeit der Absink geschwindigkeit der Schüttung. Die Gasstrahlverdichter 24 werden mit insgesamt 2164 Nm³/h Sauerstoff betrieben, so daß an der Kreislaufgasabsaugebene 2 mehr als 100% Gas, d. h. die hier vorliegenden 3750 Nm³/h Kreislaufgas plus die Sperr gasmenge von 52 Nm³/h, die über den Begichtungstrichter 1 eingebracht wird, abgezogen und in die Schmelz- und Verbren nungszone eingeblasen werden. Alternativ ist oberhalb der Sperrgaszuführung ein Gasabzug 27 für die dann entstehenden Verdampfungsprodukte vorgesehen, wenn ein Sperrgas höherer Temperatur verwendet wird, der mit der Gaswirtschaft verbun den ist und durch den diese Verdampfungsprodukte direkt der Gaswirtschaft zugeführt werden können. Da die Prozesse im Ofen temperaturabhängig sind, werden ca. 50% der im koni schen Schacht 26 entstehenden Prozeßgasmenge zwischen Über schußgasabsaugebene 11 und Kreislaufgasabsaugebene 2 und der Rest durch die verbrennungs- und thermochemischen Stoffum wandlungen in der Schmelz- und Überhitzungszone, d. h. primär durch Verbrennung des festen Kohlenstoffpotentiales gebildet. Als Überschußgas werden 8693 Nm³/h abgezogen und der Gaswirt schaft, die einen Desintegrator beinhaltet, zugeführt. Die Temperatur des Gases liegt bei 550°C. Das Gas, welches den Desintegrator mit ca. 35°C verläßt, besteht aus H₂, N₂, CO₂, CO und H₂O. Wasser kondensiert aus. Desweiteren entstehen rd. 800 kg/h Metallschmelze und 1660 kg/h Schlacke, die den Anforderungen eines Einsatzes als Baustoff genügen. Nach der Gasreinigung liegt ein gereinigtes Brenngas mit einem Energieäquivalent vor. Außerdem entstehen rd. 40 kg/h Desintegra torschlamm und 0,8 kg/h beladener Aktivkoks. Diese Stoffe werden systemintern als externe Staubzugabe durch die Gasstrahlverdichter 24 oder brikettiert über den Begichtungs trichter 1 zugegeben, verschlackt und energetisch genutzt. Die Wasserkühlung 6 kann bei Normalbetrieb als Vorwärmung der eingebrachten Einsatzstoffe genutzt werden. Beim An- und Ab fahrbetrieb wird die Funktion als Kühlung genutzt.

Tabelle 1a

Elementaranalyse [Masse-%]

Tabelle 1b

gasförmige Anteile [Masse-%]

Tabelle 1c

mineralische Anteile [Masse-%]

Bezugszeichenliste

1

Begichtungstrichter

2

Kreislaufgasabsaugebene

3

Gaszuführungsdüse

4

konisch aufgeweiteter Ofenschachtteil

5

großvolumige Absaug- und Gasberuhigungsringkammer

6

Wasserkühlung

7

Rohrstutzen

8

Kreislaufgasabsaugstutzen

9

Ofenschachtteil mit lokaler Einengung

10

Feuerfestmaterial

11

Überschußgasabsaugebene

12

großvolumige Absaug- und Gasberuhigungsringkammer

13

Sauerstoffdirekt-Injektionslanze

14

Überschußgasabsaugstutzen

15

Wasserzuführungseinrichtung

16

Feststoff-Zuführungsschleuse

17

Verschlußeinrichtung

18

Verschlußeinrichtung

19

trichterförmige Einwurföffnung

20

kegelstumpfartiger Ofenteil

21

Herd

22

Abzugsöffnung für Metallschmelze

23

Schlackeabzugsöffnung

24

Gasstrahlverdichter

25

Revisionsöffnung

26

konischer Ofenschacht

27

Gasabzug

Claims

1. Koksbeheizter Kreislaufgaskupolofen zur stofflichen und/oder energetischen Verwertung von Abfallmaterialien unterschied licher Zusammensetzungen nach Patent Nr. 196 40 497, bestehend aus einem senkrechten, vom Begichtungstrichter zum Herd konisch erweiterten Ofenschacht mit mehreren um den Um fang des Ofenschachtes angeordneten, unterhalb der Begich tung liegenden Ofengasabsaugöffnungen, die durch Kanäle mit über dem Herd im Bereich der Schmelz- und Überhitzungszone installierten Düsen, welche zentrisch geführte Sauerstoff lanzen haben und wie ein Gasstrahlverdichter wirken, verbun den sind, der Ofenschacht im Bereich der Kreislaufgas- und Überschußgasabsaugebene je eine großvolumige Absaug- und Gas beruhigungskammer hat, die durch ein Ofenschachtteil mit querschnittsverjüngender Einengung und mit einer darin einge bauten, schräg zur Schmelz- und Überhitzungszone gerichteten Sauerstoffdirekt-Injektionslanze verbunden sind und unmittel bar unterhalb des Begichtungstrichters ein zusätzlicher Gasabzug angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Überschußgasabsaugebene (11) und die großvolumige Absaug- und Gasberuhigungskammer (12) unterhalb bis zur Ebene der durch die Lage der Gasstrahlverdichter (24) gebildeten Schmelz- und Überhitzungszone angeordnet sind.