DE2112797A1

DE2112797A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Abfall,Muell u. dgl.

Info

Publication number: DE2112797A1
Application number: DE19712112797
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Nyberg Pauli U Juhani; Dipl-Ing Ennelin Alek Kullervo; Dipl-Ing Joutsen Eero Oskari; Tuomo Dipl-Ing Ruchola
Original assignee: Tampella Oy AB
Current assignee: Tampella Oy AB
Priority date: 1970-03-18
Filing date: 1971-03-17
Publication date: 1971-09-30
Also published as: JPS509110B1; SE370783B; GB1296190A; DE2112797B2; FI48224B; FI48224C

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHONWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISLER

DIPL-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLOPSCH 21127 DIPL.-ING. SELTING *" ' '

KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

16. März 1971 Sch-DB/ls

Oy Tampella Ab
Tampere, Finnland

Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Abfall, Müll und dgl.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbrennung von Abfall, Müll und dgl. Im Zusammenhang mit der Asche verbrannter Abfälle ergeben sich jedoch beinahe die gleichen Probleme wie bei der Ablage des Mülls auf Müllhalden. Der Einfluß der aus der Asche in das Grundwasser übergehenden und sich in diesem lösenden Materialien kann sogar ein ernsteres Problem darstellen als das zuvor erwähnte. Ein anderer Nachteil der Müllverbrennung ist darin zu sehen, daß unbrennbare oder schlecht brennbare Abfälle auf diese Welse nicht beseitigt werden können. Zur Beseitigung dieser Mißstände ist vorgeschlagen worden, die Temperatur so anzuheben, daß sowohl die unbrennbaren Ab-

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fälle, z.B. aus Metall, als auch die Asche schmelzen. Bei einer zur Durchführung eines solchen Verfahrens konstruierten Vorrichtung haben sich jedoch verschiedene Mängel gezeigt, die beispielsweise in der Veröffentlichung Brennstoff -Wärme-Kraft 20 (1968), Nr. 5 erläutert sind. Diese Veröffentlichung enthält außerdem eine Beschreibung einer verbesserten Vorrichtung, bei der die Temperatur in einem bestimmten Augenblick sogar bis l400 - 1700⁰C gesteigert wird. Die sich bei dieser Temperatur verflüssigende Asche wird einem Wasserbad zugeführt, in dem in sehr feiner Verteilung ein steriles Granulat entsteht. Dieses kann ohne das Risiko einer Grundwasserverseuchung als Bodenfüllmasse verwendet werden.

Die Erfindung geht von dem erwähnten Stande der Technik aus und hat den Zweck, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen Abfälle verbrannt werden, indem die Temperatur so weit angehoben wird, daß die Abfälle und/oder ihre Verbrennungsprodukte schmelzen. Ein besonderes und neues Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Schmelzen sich miteinander vereinigen und durch Wärmeeinführung im Zustand des Schmelzbades verbleiben. Hierdurch ergeben sich zahlreiche beträchtliche Vorteile gegenüber den bisher bekannten Methoden und Vorrichtungen.

Ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielter Vorteil liegt darin, daß in dem Schmelzbad sogar die problemreiohsten Abfälle zerstört werden und sohleoht schmelzbare Materialien Zelt genug haben, vollständig zu sohraelzen. Dias 1st Insbesondere bei Müllverbrennungsofen ohne Verbrennungsrost wichtig, bei denen das Gut von oben naoh unten fällt und zur gründlichen Verbrennung nur wenig Zeit zur Verfugung steht. Außerdem

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gibt es so viele Arten von Abfallstoffen, daß es schwierig ist, in der Verbrennungszone einen Zustand aufrechtzuerhalten, der für alle unterschiedlichen Abfälle geeignet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist dies nicht erforderlich, weil die selbst mit hohen Geschwindigkeiten durch die Verbrennungszone hindurchgegangenen Stücke in das Schmelzbad übergehen und dort einer so hohen Temperatur ausgesetzt werden, daß die Endschmelzung und die Vereinigung mit dem Schmelzbad stattfinden können.

Von Zeit zu Zeit wird dem Bad eine angemessene Menge der Schmelze entnommen und abgekühlt. Auf diese Weise werden große feste Körper gebildet, die sich bezüglich der Abfallbeseitigung sehr viel einfacher behandeln lassen als körnige Teile oder Flocken. Solche zu großen Brocken vergossenen Stücke können zusätzlich zu der BodenfUllung nach der Art loser Körnerteile für viele andere Zwecke verwendet werden. Man kann sogar sagen, daß mit diesem Verfahren als Ergebnis der Zerstörung der Abfallstoffe ein so wertvolles Produkt entsteht, daß die zugehörige Vorrichtung sowohl als Anordnung zur Herstellung dieses Produktes als auch als Einrichtung zur Müllbeseitigung ansprechbar ist. Im Hinblick f auf die Vorrichtung ist dies besonders wichtig, weil es wirtschaftlich vorteilhaft 1st, eine Anlage mit Steuer- und Regeleinrichtungen zu schaffen, damit der Prozeß so automatisch wie möglich abläuft.

Andere Vorteile, Besonderheiten und Einzelheiten der Erfindung werden mit Bezug auf die Zeichnung erläutert, die einen senkrechten Schnitt eines Beispieles einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Behandlung von Müll und Abfällen darstellt.

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Auf der linken Seite der Zeichnung befindet sich ein Zuführungsschacht 1, in den die Abfälle in Richtung der Pfeile eingebracht werden. Der Weitertransport erfolgt sodann in bekannter Weise, z.B. mittels einer Schnecke Durch Veränderung der Rotationsgeschwindigkeit der Schnecke läßt sich die Zuführungsgeschwindigkeit regulieren. Der 0fen3eöält die Verbrennungsluft durch Wandöffnungen 4, die mit einem Ringraum 5 verbunden sind, in den die Leitung 6 mündet. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, den gesamten Vorgang ohne extra Brennmaterial durchzuführen. Dies ergibt sich vor allem daraus, daß die Verbrennungsluft dem Ofen 3 erst nach einer Vorerhitzung auf etwa 500 bis 700⁰C zugeführt wird. Praktische Versuche haben gezeigt, daß - während der effektive Wärmewert für Stadtmüll heute bei ca. l800 bis 3000 Kalorien/kg liegt - durch Vorerhitzung der Verbrennungsluft auf die'erfindungsgemäße Temperatur in einem Ofen 3 leicht eirB Verbrennungstemperatur von etwa l400°C erreicht wird. Diese Temperatur genügt zum Ausschmelzen fast aller im Müll vorhandenen Stoffe, wobei die Asche geschmolzener Lava ähnlich ist. Gemäß dem vorliegenden Verfahren wird die Schmelze mit einem Schmelzbad 7 vereinigt, das sich in einem wannenartigen Unterteil 8 der Vorrichtung befindet. Da dieser Unterteil bei 9 schwenkbar ist und wie strichpunktiert angedeutet in Richtung des Pfeiles bewegbar ist, läßt sich von Zeit zu Zeit eine gewünschte Menge der Schmelze entnehmen.

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Auf diese Weise ist/einmal möglich, in der Wanne eine angemessene Schmelzenmenge zu halten und zum anderen aus dieser Schmelze durch Vergießen Gegenstände herzustellen, die gemäß ihren Gießformen zu großen Körpern abkühlen.

Die aus der Schmelze gegossenen Körper können Stangenoder Plattenform haben bzw. in Abhängigkeit von dem Ver-

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wendungszweck jede beliebige Gestalt aufweisen. Die abgekühlten Teile sind massiv und fest, sie lassen sich leicht bearbeiten und besitzen natürlich eine gute Hitzebeständigkeit. Aus ihnen lassen sich verschiedene Bauelemente herstellen, beispielsweise Platten für Wände, Dächer und Fußböden, Ziegel, Platten für Hausflure, Kaminteile, Stufen, Grabsteine und Denkmäler, Straßendecken, Unterteilungselemente usw.. Anstatt den wannenartigen Unterteil 8 von Zeit zu Zeit auszukippen, kann die Schmelze 7 natürlich auch periodisch oder kontinuierlich über eine Leitung bzw. einen Kanal abgelassen (^ werden.

Die Schaelze 7 ist der Strahlung der in dem Ofen 3 stattfindenden Verbrennung ausgesetzt und bleibt daher sehr heiß. Hierdurch wird die Verbrennung in einem oberhalb der Schmelze 7 befindlichen Raum 10 verbessert, dem die vorgeheizte Verbrennungsluft mittels einer Leitung 17 zugeführt wird. Ein besonderer Zweck ist die Verbrennung des an dieser Stelle auftretenden Kohlenmonoxydes in Kohlendioxyd. Die Leitungen 6 und 17 sind von einer gemeinsamen Leitung 11 abgezweigt, die unter Zwischenschaltung eines Wärmetauschers 13 eine Verlängerung der Zuführungsleitung 12 darstellt. Verbrennungs- " luft wird der Leitung 12 durch ein Gebläse zugeführt. Die Aufheizung der Verbrennungsluft erfolgt im Wärmetauscher durch die Rauchgase. Diese entströmen einer Nachbrennkammer 14, in die sie von unten her eingetreten sind, einer Kammer 10 und über die Leitung 15 dem Ofen Jf,

Aus dem Vorangegangenen läßt sich entnehmen, daß das erfindungsgemäße Verfahren sehr unkompliziert ist und daß die zu seiner Durchführung erforderliche Anlage sich ohne große Kosten erstellen läßt. Die Anlage be-

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steht im wesentlichen aus folgenden Teilen: der Zuführungseinrichtung, dem Ofen, dem Schmelzbad, dem Nachbrennofen, dem Wärmetauscher und einem Leitungssystem. Die Zuführungsanordnung 1, 2 komprimiert die Abfälle und fördert sie zu dem Ofenschacht 3·

Die eigentliche Verbrennung erfolgt durch vorerhitzte Luft im Mittelteil des Ofens 3 oder etwas tiefer im Bereich der öffnungen 4. Darunter befindet sich im Ofen 3 ein gekrümmtes Leitelement, das dazu dient, in die Oberfläche der Schmelze 7 Asche, Ruß und andere In den Verbrennungsgasen enthaltene Partikel einzublasen. Dieses Leitelement kann an der Stelle 18 mit einer Stufe versehen oder in anderer Weise so ausgebildet sein, daß solche Abfallstücke, die vor Eintreten in das Bad 7 noch verbrannt werden sollten, zurückgehalten oder verlangsamt werden. Die Stufe 18 ist vorzugsweise so angeordnet, daß sie sich auf beiden Seiten einer durch die Mitte des Winkels 19 gedachten senkrechten Linie befindet. Der wesentlichste Teil der Anordnung besteht in dem Teil 8 mit dem Schmelzbad 7-Hier findet auch die Reduzierung der Schmelze statt, sei es durch Auskippen oder durch Entleerung auf andere Weise. Brennbare Gaspartikel, z.B. Kohlendioxyd, die evtl. in den Rauchgasen enthalten sind, werden von der aus der Leitung 17 austretenden Verbrennungsluft verbrannt. In der Nachbrennkammer 14 werden die Gase tangential verbrannt, was mit Hilfe von durch die Leitung 16 eintretender Zusatzluft und durch die Leitung zugeführter befeuchteter Rauchgase erfolgt. Diese Nachbrennkammer kann auch mit einer Wärmerückgewinnung ausgestattet sein, indem die Temperatur der Verbrennungsgase so weit herabgesetzt wird, daß die Vorerhitzung der Verbrennungsluft sich leicht durchführen läßt. Der Wärmetausche?13 für die Verbrennungsluft befindet sich

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unmittelbar hinter der Nachbrennkammer 14. Die Nachbehandlung der Gase« die Wärmerückgewinnung, Kühlung, Reinigung usw. wird in herkömmlicher Weise vollzogen. Zum Beispiel müssen die Gase häufig wegen verdampfter Salze gewaschen werden. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist außerdem das System der Leitungen 4, 5* 6, 17, 11, 12, 15 und 16 aus den vorerwähnten Gründen sehr bedeutungsvoll.

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Claims

Ansprüche

ί 1./Verfahren zur Verbrennung von Abfall, Müll und dgl., ^~^>^ wobei die Temperatur so erhöht wird, daß der Abfall und/oder seine Verbrennungsprodukte schmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzen miteinander vereinigt und durch Wärmezuführung im Zustand eines Schmelzbades gehalten werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgase gegen die Oberfläche der Schmelze geblasen werden, damit die in ihnen enthaltenen Aschen-, Ruß- und andere Partikel sich mit dem Schmelzbad verbinden.
3. Verfahren nach Anspruch Ϊ oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Zustand des Bades durch die bei der Verbrennung des Abfalles auftretende Wärme aufrechterhalten wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgase mittels ihnen zugeführter Zusatzluft oberhalb des Bades verbrannt werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft von den Verbrennungsgasen vorerwärmt wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Verbrennungsgase für die Trocknung und

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Vorerwärmung des eingebrachten Abfalles ausgenutzt und ein Teil der Nachverbrennung zugeführt wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Prozeß ohne Zusatzbrennstoff durchgeführt wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, mit einer Gutzuführung, einem Ofen, einem Rußsammelbecken und Auslaßleitungen für die Rauchgase, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Ofen (j5) eine Wanne (8) für das Schmelzbad (7) des Abfalles vorgesehen ist, dem kontinuierlich oder periodisch eine angemessene Menge entnommen wird, aus der durch Vergießen und Abkühlen feste Körper entstehen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Fülltrichter (1) und eine Fördereinrichtung, vorzugsweise eine Schnecke (2), deren Rotationsgeschwindigkeit zur Regulierung der Zuführung des Abfalles veränderbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch einen Ofen (j3)* aus dessen Oberteil die Verbrennungsgase durch eine Leitung (15) in eine Nachbrennkammer (14) einströmen.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft über einen Vorerhitzer (13) und ein Leitungssystem (4, 5* 6, 11) zum Ofen (3) gelangt .
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der

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kammer (14), in deren Unterteil Verbrennungsgase eintreten und deren Oberteil tangential mit einer Zuführungsleitung (16) für Verbrennungsluft verbunden ist und die über eine Leitung (15) zur Abführung der Rauchgase vom oberen Teil des Ofens in die Nachbrennkammer (14) an den Ofen (3) angeschlossen ist.

l8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 17* g e kennzei chnet durch ein Leitungssystem (4, 5* 6, 11, 12) zur Abführung der vorerwärmten Verbrennungsluft aus dem Wärmetauscher (13) für die Verbrennungsluft; durch eine Leitung (16), die der Nachbrennkammer (14) Verbrennungsluft zuführtj durch eine Leitung (15) zum Ausbringen der im obe-* ren Teil des Ofens (3) befindlichen Gase in die Nachbrennkammer (14) und durch eine Verbrennungsluftleitung (17)t die dem Raum oberhalb der Schmelze (7) die vorerwärmte Verbrennungsluft zuführt.

19· Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (18) auf beiden Seiten einer gedachten senkrechten Linie angeordnet ist, die durch die Mitte eines Winkels (19) hindurchgeht.

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Unterteil des Ofens (3) so gestaltet bzw. mit solchen Leitelementen (18) ausgestattet ist, daß der vom Ofen kommende Strom in das darunter befindliche Schmelzbad (7) eindringt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeich net durch eine Stufe (18) im unteren Teil des Ofens (3) oder durch entsprechende Mittel, die den Abfall, der vor Eintritt in die Schmelze (7) länger der Verbrennung ausgesetzt werden soll, zurückhält.
14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 13* gekennzeichnet durch einen wannenartigen Unterteil ( 8), in dem sich die Schmelze (7) sammelt und der mit einer Einrichtung zur kontinuierlichen oder periodischen Ausbringung einer zu einem Block zu vergießenden angemessenen Schmelzgutmenge versehen ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß der das Schmelzbad beinhaltende wannenartig gestaltete Unterteil (8) zur Entleerung mittels eines Gelenkes (9) schwenkbar angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15» gekennzeichnet durch eine oberhalb der Wanne (8) mündende Leitung (17)* die die vorerwärmte Verbrennungsluft dem über der Schmelze (7) stattfindenden Verbrennungsvorgang zuführt.
17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 16, gekennzeichnet durch eine Nachbrenn-

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