DE202018000893U1

DE202018000893U1 - Vorrichtung zur umwelt-und energieschonenden Veraschung von Leichen und Leichenteilen unter vorheriger Separierung der flüssigen Anteile und Verwendung der brennbaren Fraktion zur energetischen Weiterverwendung in und auch ausserhalb der Vorrichtung

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Publication number: DE202018000893U1
Application number: DE202018000893.1U
Authority: DE
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Priority date: 2018-02-19
Filing date: 2018-02-19
Publication date: 2019-05-22
Anticipated expiration: 2028-02-20
Also published as: WO2019158990A1; EP3755958A1

Abstract

Verschließbare hitzebeständige Veraschungskammer (1) mit mindestens einer Öffnung (3) zur Einbringung eines Leichnams, Körperteilen, aber auch Tierkörpern zwecks Entwässerung bei Temperaturen unterhalb von etwa 350°C und deren Veraschung bei Temperaturen oberhalb von 400°C,
umfassend ein flüssigkeitsdurchlässiges Beladungsbehältnis (7) im oberen Teil der Kammer (1) zur Aufnahme des Leichnams oder auch Körperteilen oder Tierkörpern,
eine schräg gestellte Ablauffläche (2) oder trichterförmige Vorrichtung unter dem Beladungsbehältnis (7) als Flüssigkeitssammler und Flüssigkeitsableitung (9) aus dieser Kammer (1) heraus,
mindestens einem Sammel- und Abtrennungs-Behälter (10) mit Flüssigkeitsableitung (9) zur Aufnahme von aus dem Leichnam, Körperteilen oder den Tierkörpern austretende Wasser und Fluiden mit hohem Brennwert in flüssiger Form hineinfließen,
eine thermischen Nachverbrennung (17) mit Brennstoff-Zufuhr aus einem Behälter (10) über ein Förderaggregat (14) und einer Leitung (15) in die Nachverbrennung (17) hinein
und
optional einer direkten Leitung vom Behälter (10) zur Brennstoff-Verwertung (23) aber auch -im einfachsten Fall- nur ein direkter Überlauf von Behälter (10) zur Brennstoff-Verwertung (23)

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur umweltschonenden Umwandlung von menschlichen Leichnamen und auch Tierkörpern in Asche mit vorheriger Abtrennung flüssiger Substanzen vor der Veraschung und Nutzung der Abwärme während des Prozesses zwecks Beheizung der Vorrichtung bzw. Apparates selbst als auch Nutzung der Abwärme für externe Verbraucher. Der flüssige Anteil mit einem guten Brennwert wird separiert, gespeichert und gezielt zur Energieerzeugung an ausgewählte Stellen geführt. Das Wasser, welches keinen Brennwert aber eine hohe Verdampfungs-Enthalpie besitzt wird separiert und zur Weiterbehandlung abgeführt. Die gesamte Vorrichtung zeichnet sich im Besonderen dadurch aus, dass die Anlage sehr energieschonend und wesentlich gleichmäßiger betrieben werden kann.
Stand der Technik
Bei den bekannten Krematoriums-Verfahren wird der komplette Körper der sich zumeist in einem Holzbehältnis befindet mit heißen Flammen oder auch mit elektrischer Energie hochgeheizt und auf sehr hohe Temperaturen gebracht.
Dabei werden auch die im Körper befindlichen Flüssigkeiten hochgeheizt, verdampft und letztendlich auf Temperaturen von mehr als 850°C gebracht.
Diese Vorgänge benötigen erhebliche Energiezufuhr von außen, welche nur zum Teil wieder zurück gewonnen werden kann.
Letztendlich bleiben jedoch nur ca. 6% vom ursprünglichen Körper als Asche übrig, welche in eine Urne eingefüllt und den Angehörigen übergeben wird.
Das Wasser, welches zu etwa 60 Massen-Prozent im Körper vorhanden ist, benötigt aufgrund seiner hohen Verdampfungs-Enthalpie bei seiner
Überführung in die Dampfphase und weiterer Erhitzung recht viel Energie. Eine Rückgewinnung der Verdampfungs-Enthalpie des Wassers durch Kondensation hinter der üblichen Thermischen
Nachverbrennung (TNV), welche sich in der Abgasreinigungs-Anlage befindet, ist aufgrund des hohen Inertgas-Anteils, welches vom hohen Lambda hinter der TNV herrührt, somit kaum möglich.
Auch besitzt das Wasser im Gegensatz zu den verflüssigbaren Fetten und auch Proteinen keinerlei Brennwert und wird quasi durch das komplette System bis zum Abgas-Auslass durchgeschleppt.
Während der Anfangs-Phase im Krematoriums-Ofen werden die Abgasreinigungs-Anlagen hauptsächlich mit überhitztem Wasserdampf beaufschlagt und die „übliche“ thermische Nachverbrennung (TNV) muss mit zusätzlichem Stützgas befeuert werden, um die notwendigen bzw. vorgeschriebenen Minimal-temperaturen in der TNV zu erreichen.
Im darauf folgenden Zeitablauf werden bei den bekannten Verfahren bei Temperaturnen oberhalb von gut 180°C auch die brennbaren Substanzen, wie Fette und Proteine in der Brennkammer verdampft und verbrannt.
Dieser Verfahrensabschnitt erzeugt ziemlich abrupt und kurzfristig größere Volumenströme an heißen Brenngasen und Abgasen wofür die anschließende Abgasreinigungs-anlage dimensioniert werden muss.
Im darauffolgenden Schritt wird die verbliebende Masse auf Temperaturen von mind. 550°C und höher hochgeheizt, um die Feststoffe letztendlich zu veraschen. Die Reaktion startet ab ca. 400°C und ist bei Luftzufuhr exotherm. Sie wird im Normalfall nicht gesteuert oder geregelt, sodass der Volumenstrom aus der Kammer sehr ungleichmäßig ist und die Apparate und Aggregate recht groß dimensioniert werden müssen, was zu höheren Kosten führt.
Bekannte Krematoriums-Verfahren benötigen erhebliche Mengen an Zusatzenergie in irgendeiner Form um den Körper in Asche zu verwandeln. Diese Energie kann mit Hilfe von einem oder mehreren Wärmetauschern in dem heißen Abgas-Strom nur zu einem gewissen Grad thermisch und somit mit einem geringeren Wirkungsgrad zurückgewonnen und genutzt werden.
Beim Einsatz von Brenngas oder auch elektrischem Strom, wie z.B. mit Heizelementen oder auch Mikrowelle zwecks hochheizen, verdampfen und veraschen, wird teure Primär-Energie, wie Gas oder Strom letztendlich und bestenfalls in „billige“ thermische Energie durch den Wärmetauscher im Abgas-Strom umgewandelt.
Besser ist jedoch den Energie-bedarf im Vorfeld zu minieren und nicht mit schlechten Wirkungsgraden und teuren Apparaten diese Energie versuchen zurück zu gewinnen.
Aufgabe und Ziele
Das Ziel ist es eine umwelt- und energieschonende als auch pietätvolle Veraschung ohne mechanische Eingriffe an verstorbenen Menschen zu realisieren.
Aus pietätsgründen soll bzw. darf man menschliche Körper nicht mechanisch oder sonst wie zerkleinern, um sie vor der Verbrennung bzw. Kremation zu Trocknen oder vorzutrocknen, wie es bei Tierkörpern möglich ist.
Eine Zerkleinerung ist bei Leichen auch kaum durchführbar, da sich zunehmend Prothesen und andere Teile aus sehr hartem Titan in dem Körper befinden. Titan ist kaum mit Metalldetektoren zu orten, da die Signatur um mehr als den Faktor 1000 geringer ist als bei den üblichen Metallen.
Jegliche mechanischen Zerkleinerer, wie sie z.B. bei der Tierkörper-Verwertung eingesetzt werden mit Sicherheit oft blockieren. Die Aufhebung der Störung durch Entfernung von Metallfragmenten zwischen den Körperteilen durch einen Bediener ist unzumutbar.
Auch wird das Titan-Problem nicht beseitigt, wenn man durch Röntgen Titanteile zuvor identifiziert. Die müssten dann zuvor entfernt werden, was quasi auch kaum praktikabel ist.
Grundsätzlich waren bei der Entwicklung folgende Basis-Fakten von hoher Wichtigkeit:

- Menschen sind biologische Organismen und enthalten ca. 60% Wasser; ca. 34% Fette und Eiweiße und die restlichen ca. 6% sind Feststoffe /Kohlenstoffe

Der Wasser-Anteil in diesen Organismen ist deutlich höher als in Frischholz oder anderen festen Brennstoffen, wie z.B. Braunkohle.
Das Wasser in Organismen ist deutlich leichter zu entfernen und nicht in Strukturen gebunden, wie es beispielsweise bei Holz oder Braunkohle der Fall ist.
Organismen enthalten Fette und Proteine mit hohem Brennwert und können leicht als Flüssigkeit abgeführt werden, während beim Holz die Cellulose und das Lignin den hohen Brennwert enthalten; aber kaum als Flüssigkeit separiert und somit zwischengespeichert und gefördert werden können.
Lösung der Aufgabe
Bei dem neuen Verfahren wird das Wasser aus dem Körper in der Veraschungs-Kammer (1) nicht in die Dampfphase übergeführt, sondern bei Temperaturen knapp oberhalb von 100°C aber unterhalb von 350°C größtenteils als wässrige Phase aus dem Körper abgeleitet und unterhalb deren Verdampfungs-Temperatur gesammelt und zwischengespeichert.
Der Leichnam ruht in der Veraschungs-Kammer (1) auf einem flüssigkeits-und gasdurchlässigen Beladungs-Behältnis (7) das zumindest nach unten hin flüssigkeits-durchlässig und vorzugsweise nach oben und seitlich Gas hindurch lässt.
Auch kann das per Transport Schiene (8) hinein und herausfahrbare Beladungs-Behältnis (7) in einfachsten Fall ein gebogenes Sieb sein, welches den Körper sicher positioniert, den Hitzetransport auf den Körper nicht behindert und Flüssigkeiten leicht abfließen lässt.
Die abtropfenden bzw. abfließenden Flüssigkeiten treffen auf eine geneigte Ableitfläche (2), ausgeführt als Leitblech oder Ähnlichem, mit ausreichendem Gefälle unterhalb der flüssigkeits-durchlässigen Beladungs-Vorrichtung (7). Diese Flüssigkeiten werden in einen Sammel-Behälter (10) geleitet, welcher im einfachsten Fall auch als Separator dient.
Die flüssigkeits-und gasdurchlässigen Beladungs-Vorrichtung (7) über der schräg gestellten Ablauffläche (2) hat den Vorteil, daß unveraschbare Bestandteile, wie besonders Titan letztendlich im der Vorrichtung (7) liegen bleiben. Diese Vorrichtung (7) kann mittels Transport-Schiene (8) aus der Kammer leicht herausgezogen werden, um dort die unveraschbaren Teile zu entnehmen.
Die Ablauffläche (2) sollte im Betrieb so geneigt sein, dass es Flüssigkeiten je nach Gefälle-Neigung in den einen Sammel-Behälter (10) oder auch wahlweise in einen weiteren Behälter leitet.
Feste Substanzen und nicht veraschbare Bestandteile, wie Metalle und besonders Titan werden in dem Beladungs-Behältnis (7) liegen bleiben und nur die Asche durch die Maschen fallen.
Das Beladungs-Behältnis (7) kann auch als siebförmige Trommel ausgeführt sein, welche „austretendes“ bzw. ausschwitzendes Fluid durchlässt aber während und besonders am Ende des Veraschungsprozess sich rotieren lässt um Aschebrocken soweit zu zerkleinern, dass diese durch die Maschen fallen und auf der darunterliegenden Fläche liegen bleiben.
Der Leichnam kann aber auch im einfachsten Fall direkt auf der geneigten Ablauffläche (2) liegen bleiben, sodass die Fluide vor Beginn der Veraschungsphase auch in den Behälter(10) hineinlaufen bevor die Veraschung bei Temperaturen oberhalb von 400°C einsetzt.
Im einfachsten Fall kann auch eine flüssigkeitsdurchlässige Fläche oberhalb der Fluid-Ablauf-Fläche (2) positioniert werden wobei die Asche am Ende des Vorgangs leicht entnehmbar sein muss.
Zum Entladen der Asche kann die Ablauffläche vorzugsweise in Richtung Beladungsöffnung (3) geneigt werden, sodass die Asche bequem in einen Sammelcontainer rutschend entleert werden kann.
Die Auffangfläche ist möglichst glatt auszuführen, damit keine Rückstände festhaften oder daran haften bleiben.
Die flüssigen Substanzen, wie Wasser als auch Fette und Proteine werden in mindestens einen Sammelbehälter (10) oder auch weitere(n) Sammelbehälter hineingeführt, wo sie aufgrund derer Unmischbarkeit, unterschiedlicher Dichten und weiterer physikalischen Unterschiede getrennt werden.
Aufgrund der weitgehenden Unmischbarkeit der Fluide genügt jedoch auch im einfachsten Fall ein einziger Sammel-Behälter (10), da sich eine obere Phase mit hauptsächlich brennbaren Fluiden und eine untere Phase mit dem Wasser bildet.
Kurz vor Beginn der Veraschung empfiehlt es sich ein flüssiges oder puderförmiges Trennmittel auf die Ablauffläche aufzubringen, um diese frei von sämtlichen Ablagerungen zu halten.
Besonders effizient ist es das Wasser als auch andere verflüssigbare Substanzen sehr schnell und energetisch schonend bei leicht erhöhtem Druck und Wasserdampf-Atmosphäre aus dem Körper zu entfernen.
Zugabe von schon geringen Mengen „Weichmacher“, wie z.B. Natriumhydrogen-Carbonat oder Ähnlichem erleichtern zusätzlich die Entwässerung des Körpers indem sie Krustenbildung der Haut reduzieren und die Haut weich machen und somit Flüssigkeiten besser aus dem Körper entweichen und abtropfen lassen.
Dieses Wasser, welches sich als untere Phase in dem Sammelbehälter (10) bildet kann über etwas schräge Flächen oder Sieb- oder ähnliche Vorrichtung schnell aus dem heißen Brennraum abgeführt und danach in kaltem Zustand „gereinigt/behandelt“ werden.
Somit wird das Wasser nicht mit hohem Energieaufwand verdampft und auch nicht auf Temperaturen von ca. 800 -1200°C erhitzt, wie es bei den bisher üblichen Verfahren/Methoden der Fall ist.
Die Energie, welche aufgewendet wird, um das Wasser zu verdampften und auch der auf gut 800°C hochgeheizte Wasserdampf lässt sich nur in geringem Maße als Energie zurückgewinnen, da das Abgas hinter der TNV (17) reichlich Inertgas enthält und das Wasser nur schlecht kondensierbar ist.
Beim weiteren Erhitzen treten bevorzugt Fette aus dem Körper und werden direkt als Flüssigkeit gesammelt.
Im Gegensatz zum Wasser haben diese Fette einen sehr hohen Brennwert und können als flüssiger Energiepuffer zwischengespeichert werden.
Diese zuvor beschriebene Flüssigkeitsmenge aus dem oberen Teil des Behälters (10) ist ein Energiepuffer der sofort oder auch später dazu verwendet werden kann, um an anderer Stelle diese Energie zu nutzen und somit Abläufe zu vergleichmäßigen als auch zu starten.
Beispielsweise kann dieses Fluid direkt in die TNV (17) eingebracht werden, um diese mit der entsprechenden Luftmenge auf Zieltemperatur zu bringen, sodass für die übliche Stützflamme keine oder weniger Gas- bzw. andere Energiezufuhr mehr von Außen benötigt wird.
Diese Fette können auch zu jedem beliebigen Zeitpunkt zum Hochheizen der Krematoriums-Kammer (1) oder als Energie-Lieferant für die Wärmerückgewinnung aber auch zur Stromerzeugung verwendet werden.
Ab gut 400°C startet in der Kammer (1) eine Reaktion, welche unter Luftausschluss Brenngase, wie z.B. Kohlenmonoxid, Methan und Wasserstoff erzeugt.
Bei Zufuhr von mehr oder weniger Luft in die Kammer (1) wird das Brenngas zum Teil mehr oder weniger verbrannt und es entsteht entsprechend mehr Abgase mit mehr oder weniger Kohlendioxyd.
Unter Luftabschluss ist diese Reaktion allerdings endotherm und benötigt Energiezufuhr von Außen.
Eine gezielte und geregelte Luftzufuhr in die Brennkammer erlaubt die Steuerung der Reaktion und entstehenden Wärmemenge und somit den Gasstrom aus der Kammer heraus.
Durch diese gezielte Dosierung kann der Prozess vergleichmäßigt und GasStrom Maxima vermieden werden.
Diese Gase können dann spätestens in der TNV (17) mit Hilfe des Sauerstoffs in der zugeführten Luft (10) zu „Wärme“ umgewandelt werden.
Der Luft-Sauerstoff (25) in die Kammer (1) hinein kann gezielt an die Stellen geführt werden, welche die Reaktion bzw. Verbrennung möglichst effizient machen.
Temperaturmessungen in der Kammer und darauffolgenden System als auch Gassensoren in den Abgas-Leitungen erlauben eine schnelle und zuverlässige Regelung und möglichst gleichmäßige Fahrweise des gesamten Systems.
Ventilatoren (24) -auch geregelt- in und an der Kammer sorgen für zusätzliche Turbulenzen in der Veraschungs-Kammer (1) selbst und verbessern die Wärmeübertragung auf den Körper.
Vorteile
Alle diese Maßnahmen vermeiden eine unnötig große Dimensionierung der Veraschungs-Kammer (1) und auch der darauf folgenden Komponenten (3) bis (20).
Ebenfalls werden durch das neue Design und dessen Handhabung schnelle und abrupte Temperaturänderungen im gesamten System vermieden, welche zwangsläufig die üblicherweise vorhandenen schnellen Material-Ermüdungen vermeiden.
Die Zusammenfügung all der aufgelisteten einzelnen Problemlösungen ergiben zusammen hohe Energieeinsparungen und kleinere Aggregate, da besonders der Abgasstrom gleichmäßiger erfolgt.
Die zuvor beschriebene Vorrichtung spart sowohl Energie- als auch Investitionskosten.
In seiner Gesamtheit werden die Ausrüstungen kleiner, der Verfahrensablauf gleichmäßiger und der Energiebedarf geringer.
Mehr als eine Kammer (1) kann auch zu einer Gesamt-Vorrichtung zusammengefasst werden um Investitionskosten zu reduzieren als auch maximale Energie-Einsparung zu erzielen.
Diese maximalen Einsparungen sind nur dann wirklich zu erreichen, wenn möglichst viele der Kammern gleichzeitig in Betrieb sind.
Zur Fig.1
Bezugszeichenliste

1.-: Veraschungs-Kammer
2.-: Geneigte bzw. trichterförmige Fluid- Ablauffläche
3.-: Beladungs-Entladungs Öffnung
4.-: Abgas-Leitung
5.-: Innere Beheizung
6.-: Äußere Beheizung
7.-: Beladungs-Behältnis
8.-: Transport-Schiene
9.-: Flüssigkeits-Ableitung
10.-: Sammel- und Trennungs-Behälter
11.-: Abwasserbehandlung
12.-: Ableitung des behandelten Abwassers
13.-: Leitung für brennwertreiches Fluid
14.-: Förderaggregat für brennwertreiches Fluid
15.-: Leitung für Fluid zur TNV (17)
16.-: Brenngas und Luft zur TNV (17)
17.-: TNV (17) inklusive Verweilzeitkammer Thermische Nachverbrennung
18.-: Abgas-Wärmetauscher zur Wärmerückgewinnung
19.-: Abgasreinigung mit Filter(n), Wäsche, Absorbern, Gebläse und Abgaskamin
20.-: Abgasleitung zum Kamin
21.-: Hin- und Rückleitungen mit Wärmeträger-Substanz zur Veraschungskammer (1)
22.-: Hin- und Rückleitungen mit Wärmeträger-Substanz zu externen Verbrauchern
23.-: Brennstoff-Verwertung / Speicher
24.-: Ventilator für bessere Gas-Zirkulation in der Prozess-Kammer
25.-: Luft- und/oder Sauerstoff-Zufuhr in die Kammer (1)

Claims

Verschließbare hitzebeständige Veraschungskammer (1) mit mindestens einer Öffnung (3) zur Einbringung eines Leichnams, Körperteilen, aber auch Tierkörpern zwecks Entwässerung bei Temperaturen unterhalb von etwa 350°C und deren Veraschung bei Temperaturen oberhalb von 400°C, umfassend ein flüssigkeitsdurchlässiges Beladungsbehältnis (7) im oberen Teil der Kammer (1) zur Aufnahme des Leichnams oder auch Körperteilen oder Tierkörpern, eine schräg gestellte Ablauffläche (2) oder trichterförmige Vorrichtung unter dem Beladungsbehältnis (7) als Flüssigkeitssammler und Flüssigkeitsableitung (9) aus dieser Kammer (1) heraus, mindestens einem Sammel- und Abtrennungs-Behälter (10) mit Flüssigkeitsableitung (9) zur Aufnahme von aus dem Leichnam, Körperteilen oder den Tierkörpern austretende Wasser und Fluiden mit hohem Brennwert in flüssiger Form hineinfließen, eine thermischen Nachverbrennung (17) mit Brennstoff-Zufuhr aus einem Behälter (10) über ein Förderaggregat (14) und einer Leitung (15) in die Nachverbrennung (17) hinein und optional einer direkten Leitung vom Behälter (10) zur Brennstoff-Verwertung (23) aber auch -im einfachsten Fall- nur ein direkter Überlauf von Behälter (10) zur Brennstoff-Verwertung (23)
Veraschungskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine geneigte Ableitfläche (2) und/oder trichterförmige Vorrichtung so angeordnet ist, daß ein oder auch mehr als ein Sammelbehälter (10) per Leitung (9) mit den aus dem Körper abgetropften wässrigen und fettähnlichen Substanzen befüllbar ist,
Veraschungskammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter (10) als Phasentrennvorrichtung ausgeführt ist
Veraschungskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sammel- und Trennbehälter (10) eine Dosiervorrichtung (14) nachgeschaltet ist zur Befüllung einer Thermischen Nachverbrennung (17) dessen heiße Abgase zu einem Abgas-Wärmetauscher (18) geführt sind.
Veraschungskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (10) mit einer Leitung (13) und einem Förderaggregat (14) an die der Brennstoff-Verwertung (23) angeschlossen ist.
Veraschungskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammel- und Phasentrenn-Behälter (10) gefolgt von einer TNV (17), einem anschließenden Abgas-Wärmetauscher (18), Abgasreinigung (19) und einer optionalen Brennstoff-Verwertung (23) als Alternative zur TNV (17) und Wärmerückgewinnung (18) angeordnet sind.
Veraschungskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammel- und Phasentrenn-Behälter (10) im unteren Bereich eine Ableitung für die wässrige und schwerere Phase aufweist
Veraschungskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Veraschungskammer (1) eine Zuführleitung (25) für Luft oder Sauerstoff in die Kammer (1) zwecks kontrollierter Zufuhr einer bestimmten Luft bzw. Sauerstoff (25) Menge und Steuerung einer kontrollierten exothermen Reaktion in der Kammer (1) aufweist.
Zusammenfassung und Verschaltung einzelner Veraschungskammern (1) entsprechend der Ansprüche 1 bis 8 zu einer Einheit.